Каждый день миллионы человек на планете Земля наполняют чайник водой и кипятят. Каждый из тех, кто так делал в своей жизни, хотя бы раз задавался вопросом без ответа: почему чайник перед закипанием начинает шуметь? Те, кто хорошо учил в школе физику, возможно даже вспоминают такое страшное слово, как «кавитация», вот только едва ли кто-то помнит детали данного процесса.
Всему виной пузырьки. /Фото: onlinetrade.ru.
Для лучшего понимания вопроса в первую очередь следует вспомнить, что такое кипение в принципе. Данный процесс есть парообразование, которое одновременно происходит во всем объеме жидкости. Для его запуска необходимо наличие центра парообразования, а также постоянный источник достаточно уровня тепла. Пузырьки с паром образуются вокруг упомянутых центров. Они образуются под действием естественных факторов – «слипания» газов и поиска оптимальной формы при связи молекул. Происходит это в том числе потому, что высокая температура способствует разделению молекул.
Дело также в разнице температур. /Фото: ronin.ru.
Первые признаки кипения всегда будут наблюдаться там, где выше всего температура. В случае с чайником – это его дно. Там начнут появляться первым пузырьки. Пока пузырёк маленький, он будет удерживаться у плоскости силами поверхностного натяжения. Однако, быстродвижущиеся молекулы пара быстро увеличат его размер и это приведет у отрыву, и движению вверх. Именно отрыв и создает в воде дополнительные колебания, которые и становятся причиной шума из чайника. Так, среднее время отрыва пузырьков в кипящей воде составляет 0.01 секунды и сопровождается 100 Гц звука.
Это касается не только чайника. /Фото: klevo.net.
Однако это не единственная причина. Шум также создает «схлопывание» пузырьков воздуха, которое закономерным образом происходит при поднятии оных вверх. Пузырьки попадают под действие разницы температур (воды и воздуха) и лопаются. Частота звука получающегося при схлопывании может достигать 1 тысяч Гц. При этом, чем ближе вода к моменту полного закипания, тем меньше шум. Объясняется это сокращением разницы температур и (соответственно) уменьшением числа выделяющихся, а также схлопывающихся пузырьков.
Но лучше всего слышно именно из электрочайника. /Фото: zapletkaidey.blogspot.com.
Теперь каждый понимает, что процесс кипения жидкости куда сложнее, чем он кажется на первый взгляд. Шум, которым оно сопровождается, появляется благодаря естественным попутным физическим проявлениям. Кстати, благодаря уровню шума из чайника или кастрюли можно легко судить о том, как близка вода к абсолютному кипению.
В продолжение темы10 странных историй, которые связаны с ядерными испытаниями в XX веке и не только.
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.