【开水不响,响水不开是什么原理?】
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问题描述：
开水不响,响水不开是什么原理?
刘宗袆回答：
生活中大家可能都有这样的体会：烧开水时,水开前响声较水开后响.为什么“开水不响,响水不开”呢?注意观察一下就会发现：水中没有出现气泡时,是听不到响声的,而气泡的产生就会伴随着响声的出现.由此可见,烧开水时发出响声与水中气泡的产生是密不可分的.要揭开“开水不响,响水不开”之谜就要从气泡身上找原因.
原因之一：气泡的产生过程对响声大小的影响
水中溶有少量空气,容器壁的表面小空穴中也吸附着空气,这些小气泡起气化核的作用.水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减少.当水被加热时,气泡首先在容器壁上生成.气泡生成之后,气泡内部的容器壁部分实际上是处于“干烧”状态,而气泡边缘与干烧部分之间处于激烈的汽化过程.由于水继续被加热,这个过程中不断地向小气泡内蒸发水蒸汽,使泡内的压强不断增大,结果使气泡的体积不断膨胀,气泡所受的浮力也随之增大.当气泡所受的浮力大到一定程度时,便离开器壁开始上浮,整个过程的声音就象往烧红的铁上倒水一样,试想一下：无数个这样的剧烈汽化响声汇合在一起会产生什么样的声音?
响声是由于气泡的产生而出现的,更重要的是：沸腾后,气泡会迅速上浮,这种剧烈汽化过程的时间要比沸腾前要短,响声自然就小了.
原因之二：气泡上浮过程中的变化对响声大小的影响
在沸腾前,容器里各水层的温度不同,容器壁附近水层的温度较高,水面附近的温度较低.气泡在上升过程中不仅泡内空气压强随水温的降低而降低,泡内有一部分水蒸汽凝结成饱和蒸汽,压强也在减小,而外界压强基本不变,此时,泡外压强大于内压强,于是,上浮的气泡在上升过程中体积将缩小.在继续加热的过程中,气泡产生和膨胀就越来越多,越来越大,但当气泡上升到温度较低的地方时,气泡中的水蒸气又要凝结成水,体积又逐渐地减小.那么在这样的过程中,随着温度的升高,气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小,又不断的上浮,在水的中、上部会产生一种振动,当水温接近沸点时,有大量的气泡涌现,接连不断地上升,并迅速地由大变小,使水剧烈振荡,产生较大的响声.
在水的温度达到沸腾的温度时,由于对流和气泡不断地将热能带至中、上层,使整个容器的水温趋于一致.水的内部急剧汽化,气泡内水蒸气达到饱和,密度大气压高,在上升过程中其体积不仅不会缩小,而且还继续增大.这时气泡所受的浮力也在它上升过程中增大,气泡就由底部一直上升到表面而破裂,放出水蒸气和空气.由于此时气泡上升至水面破裂,对水的振荡减弱,响声自然也就小了.
由此可见,“开水不响,响水不开”是很有物理道理的.
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