为什么加热的水开始沸腾的时候,先发出许多噪音,然后又安静下来?
在水壶里的水烧开之前,它会发出有些疯狂的噪音。你可以听到嗡嗡或咚咚的声音,并伴随着砰砰和隆隆的响声。在加热水的过程中,看起来反应剧烈;当水终于沸腾后,它却神秘地平静下来,发出令人愉快的、轻柔的声音。
茶有些声音来自茶壶外壁的压力,这个压力在茶壶加热时增加一点儿,冷却时减少一些儿。不过,大多数噪音来自加热的水本身。炉子上的水壶是从底部开始加热的,所以刚开始壶里水的温差很大。壶底较热的水开始从液体转化为气体,形成微小的气泡并像气球一样膨胀。如同空气中的氦气球,气泡的密度小于周围液体的密度。脱离热壶底之后,它们开始穿过上面稍冷一些的水向上升。
气泡上升到温度仍低于沸点的水区时,它里面的气体冷却重新凝结成液体。这就像我们听到的那样,气泡破裂发出“砰”的一声微小的声音,并在壶里引起回响。在持续加热水壶的过程中,越来越多的气泡形成并破裂,水开始彻底地响了起来。
随着冷一些的水下沉,热一点的水上升,壶里上部的水温开始升高,气泡活动变得越来越剧烈,水壶的噪音更加刺耳。不过,突然间,这声音会神秘地变得轻柔起来。
为什么声音会由大变小?水烧到足够热以后,从壶底上升的气泡便不再破裂,这时茶壶里的水已经达到了沸点。一旦抵达水面,气泡便会破裂并溅起一个个温柔的小水花。在沸腾翻滚的水壶里,声音柔和而充满气泡,像涓涓溪流而不是咆哮急流。当然,除非水壶没有盖子,这只是短暂的平静,稍后即会被聚集的蒸气突然响起来的鸣笛声打破。
是什么让茶壶响起鸣笛声?
壶的鸣笛声能够由亲切的高音调变为恐怖的空袭警报声,其基本的机械装置原理也是如此。多数带鸣笛的茶壶的壶嘴里面都有两个铁片。每个铁片中间都有一个孔。蒸汽通过第一个孔,进入到充满空气的两个铁片之间,然后通过第二个孔。流经这两个孔的时候,蒸汽开始振动回旋。从壶嘴漏出的时候,汹涌的蒸汽引起空气中的气压振动,从厨房传播到远处。当这起伏的声波传到我们耳朵里(即使我们在楼上)时,我们就听到了类似鸣笛的声音。
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