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为什么开水不响,响水不开?,如何解释响水不开开水不响

通常,在水沸腾之前,水壶中会发出一种“嘶嘶”的声音,而且会逐渐增强,随后“嘶嘶”声消失,产生一种较粗暴的响声。然而,当水真正开了时,水壶中的声音就变得柔和得多了。
人们根据这些总结出了“响水不开,开水不响”这句话。那么这句话背后有什么科学原理呢?让我们来看一下科学原理究竟是什么呢?首先我们要知道什么是开水。
水在壶里加热后温度会逐渐升高,但升高到一个温度值后,它就不会再继续升温了,这也正是纸杯可以用来烧水而不会被火点燃的原因。此时水吸收的热量全部用来从液态水汽化成水蒸气,也就是冒出气泡

通常,在水沸腾之前,水壶中会发出一种“嘶嘶”的声音,而且会逐渐增强,随后“嘶嘶”声消失,产生一种较粗暴的响声。然而,当水真正开了时,水壶中的声音就变得柔和得多了。

人们根据这些总结出了“响水不开,开水不响”这句话。那么这句话背后有什么科学原理呢?让我们来看一下科学原理究竟是什么呢?首先我们要知道什么是开水。

水在壶里加热后温度会逐渐升高,但升高到一个温度值后,它就不会再继续升温了,这也正是纸杯可以用来烧水而不会被火点燃的原因。此时水吸收的热量全部用来从液态水汽化成水蒸气,也就是冒出气泡(当然还有一小部分是溶解在液态水中的气体被释放出来),从而导致温度恒定不变,这个温度叫沸点,这样的状态就叫沸腾,也是我们定义的开水。

为什么不开的水会响?

没有沸腾的水,下层的水离热源近,温度高,密度小,会往上浮,上层的水离热源远,温度低,密度大,会下沉,如此就会形成对流。在水的内部产生的气泡很容易在这种对流的影响下破裂,多余的能量就以声能的形式释放出来。此外,温度的变化也会让汽化了的水蒸气又液化回液态水,气泡忽大忽小地振动,也有可能发出响声。

开水是沸腾状态,整壶水已经达到沸点,气泡在上升过程中遇到的温度基本不变,也不会遇到对流扰动,所以能平稳地升到表面,然后较为安静地破裂。

来源:中科院物理所

为什么开水不响,响水不开?,如何解释响水不开开水不响

为什么响水不开,开水不响

水在烧开时候产生很大的气压以及波动,会出现很大的声音,而当水真正烧开后波动减少自然不会响。每次在烧开水时候,我们都会依赖开水壶自动停止,那么没有自动停止系统自然怎么判断水是否烧开了?是经常打开看看吗?不,古人靠着“开始不响,响水不开”而判断水是否真正的烧开,真正烧开的水即使翻滚也不会发出声音。

一、水在烧开的时候,会因为加热产生的气泡跟冷水相互作用产生了很大的声响,体现了“响水不开”

当冷水刚烧开时候,水中的空气是会被加热而产生气泡升到空气中,当冷热水相互作用下,烧水就会产生很大的声音;这个声音理解为加热过程空气排出就足够了,随着加热的时间变长,开水翻滚的声音也是越来越大,而到达最高温度后这个声音就会慢慢滴消失,这就代表水已经烧开了。烧开的水并非不会响,其实其响声会变少,并非真得没有声音。

二、当开水完全烧开的时候,水中的气泡会减少,水壶里面的水会翻滚但不会出现很大的声响

当水完全烧开的时候,整个水壶里面的温度都基本一致了,达到了一个平衡的水不再翻出巨大的气泡而变成了小气泡;这个时候的开水没有很大的气泡碰撞,就会以一种低沉的声音出现在我们的面前,所以说“开水不响”。当然这个“不响”只是不太响而已,其实烧开的水还是会有水翻滚的声音,由于太低而被我们认定为“不响”而已,跟未烧开的水是有很大的差别的。

烧水时候产生大气泡,相互碰撞会产生很大的声音,而真正烧开后水泡变小碰撞声音变小,就会显得“不响”。

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为什么开水不响,响水不开?

水加热时,容器中水的温度受热不均匀,导致水的密度不同。因此容器中的水形成上下对流循环,产生摩擦,使水振动,并带动容器共振,导致振动声响变大。当水被烧开后,使得水的下、中、上层的水温趋于一致,水壶里各部位的水温均达到100℃,它就不会再产生对流循环、摩擦,它的振动会逐渐变小。

通常,在水快要沸腾时,发出连续的响声,音调很高;另一种是水沸腾时,发出的噗、噗、噗的断续响声,音调比前者柔和很多。人们根据这些得出了响水不开,开水不响这个结论。为什么水烧开时响声的音调不高,快烧开时响声的音调却很高呢?这里面到底蕴含着什么科学道理呢?

原来,当把水加热时,由于容器中水的温度受热不均匀,导致水的密度不同。底部水温较高的水,它的密度高于上部水温较低的水的密度,使容器中的水形成上、下对流循环,这种对流循环将产生摩擦,带动水的振动,并且带动容器共振,导致振动声响变大。其次,我们都知道当水壶中的水达到一定温度时,容器底部和器壁会出现一些小气泡,这种小气泡是由吸附在容器壁和溶在水中的空气形成的。气泡中除了一定量的空气外,还有因受热而产生的饱和水汽。当温度继续升高时,向气泡内蒸发的水汽就逐渐增多,气泡内的压强也就增大,导致小气泡逐渐膨胀,在浮力作用下由底部上升。上面的水温度较低,气泡内部分水汽又凝结成水,内部压强减小,气泡体积又逐渐缩小。继续加热,原来温度较低的水温度升高,气泡再次臌胀上升,升到一定的温度时,气泡中的部分水汽又要凝结成水,体积又缩小。所以,在加热烧水过程中,随着温度的逐渐升高,气泡体积一会儿臌胀,一会儿缩小,不断上浮,发生振动。当这种振动的频率与容器的频率(固有频率)相同时,就会产生共振现象。这就是为什么我们听到了轰轰轰的响声,但水却没有开,即所谓的响水不开。

当水被烧开达到沸点后,由于水的对流和热气泡不断地向上运动,使得水的下、中、上层的水温趋于一致,水壶里各部位的水温均达到100℃,它就不会再产生对流循环、摩擦以及它的振动会逐渐变小。水沸腾时,从容器的底部产生的大量水蒸气不断涌出水面,在这个过程中水蒸汽与水之间也会有一定的摩擦,但这种摩擦不大,气泡与容器的共振现象也相对较小,只能听到嘶嘶嘶的声响。还有一种情况是在水沸腾时,会发出叭叭叭的声响。这种现象是因为水沸腾时,气泡内的压力大于气泡外的压力,气泡迅速膨胀,加速上浮,直至水面破裂释放出蒸汽和空气。随着大量气泡破裂,气压增大冲击到水壶盖,使水壶盖被弹起,释放部分气体后落下,这样的周而复始,就形成了叭叭叭的声音。这就是开水不响的道理。
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