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为什么说开水不响,响水不开?

科普小知识2022-07-22 23:23:16
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我们知道少量的空气可以溶解在水中,空气也可以吸附在容器壁表面的小空腔中。这些小气泡充当气化核。水对空气的溶解度和壁对空气的吸附能力随着温度的升高而降低。当水被加热时,首先在加热表面的壁上产生气泡。在气泡产生后,随着水继续被加热,在加热表面附近形成一个过热水层,这将不断地将水蒸气蒸发到小气泡中,增加气泡中的压力(气压和蒸汽压的总和)。结果,气泡的体积持续膨胀,气泡所承受的浮力也增加。当气泡承受的浮力大于气泡和壁之间的附着力时,气泡将离开容器壁并开始漂浮。

沸腾前,窗口内各水层温度不同,受热面附近水层温度较高,水面附近温度较低。在气泡上升的过程中,不仅气泡中的气压P高。随着水温的降低,气泡中的部分水蒸气凝结成饱和蒸汽,压力也在降低,而外部压力基本不变。此时,气泡的外部压力大于内部压力,所以浮动气泡的体积将在上升过程中收缩。当水温接近沸点时,大量气泡出现,持续上升,并迅速从大变小,导致水剧烈振动,并产生“嗡嗡,嗡嗡”的声音。这就是“水不能开”的原因

继续加热水。由于对流和气泡不断给中层和上层带来热能,整个溶解器的水温趋于一致。此时,气泡从溶解器壁上浮起,气泡内的饱和水蒸气不会凝结,饱和蒸气压趋于稳定值。在气泡上浮的过程中,液体对气泡的静压力随着水深的减小而减小,因此气泡壁上的外压也比内压逐渐减小。气泡液-气界面上的机械平衡被破坏,气泡迅速膨胀并迅速上浮,直到水面释放蒸汽和空气,水开始沸腾。这就是人们常说的“水在沸腾”。当气泡上升到水面并破裂时,水的振动减弱,几乎听不到“嗡嗡”声。这就是“开水不响”的原因。