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烧开水时为什么有声音?

科普小知识2022-04-03 07:35:39
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用水壶烧水时,水发出声音。有两种不同大小的噪音:一种是当沸腾时,水发出一种非常连续的高音调的噪音;另一个是当水沸腾时,会发出明显的间歇噪音,这比前者低得多。

为什么水沸腾时声音(音调)不高,但水不沸腾时声音就很高?

原来,在水壶装满水之前,壶壁上会吸附一层空气。加水后,这层空气变成许多微小的气泡。因为吸附力大于气泡受到的浮力,所以水不能将它们从壶壁上分离。当水温上升时,气泡周围的水在气泡中蒸发,增加了气泡的体积。当温度达到70-80摄氏度时,较大气泡受到的浮力超过吸附力,它们将离开壶壁并一个接一个地上升。与此同时,壶壁上仍留有一些空气,这些空气会以更快的速度增加体积并上升。当上升的气泡遇到周围的冷水时,气泡中的水蒸气会液化,导致气泡变小或迅速破裂。由于许多气泡在壶底迅速膨胀,并在上升过程中迅速变小,壶中的水处于强烈振动的状态,这又导致空气振动并形成水下声音。因为气泡的体积交替变化非常快。当水的振动频率高时,水声的音调也高。后来,由于水壶不同部位的水温差越来越小,气泡的体积交替变化越来越慢,从而导致水声的音高逐渐变低。沸腾时,水面上的气泡破裂,导致水面剧烈搅动。由此产生的空气振动频率比前者低得多,水下声音的音调也更低。

这就是为什么俗话说,"开水不响,响水不开"。