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為什麽燒水壺在燒水時的聲音會這麽響?

2014-01-01親子

這就是所謂的「開水不響,響水不開」啊。

確實,水在即將沸騰時會發出聲音,這時由於水過冷沸騰造成的。

水加熱到沸騰大概可以分為三個過程,分別時自然對流、過冷沸騰和飽和沸騰。其中自然對流階段即水剛開始加熱時,幾乎沒有什麽雜訊,這一階段,溶解在水中的瓦斯會被氣泡包裹,上升,最後到水面析出。

加熱過程中水溫即雜訊變化,加功率1056W | 圖源自參考文獻2

雜訊主要來自於過冷沸騰階段,大概是水被加熱到50℃之上 ,會出現明顯雜訊。這一階段,加熱盤(或加熱絲之類的)表面表面局部活化能達到汽化核心要求,會形成水蒸氣氣泡,即有小部份水沸騰成為水蒸氣,然後被液態水包裹形成氣泡。但加熱盤周圍水溫較低,這就是過冷沸騰。

水蒸氣氣泡只有生長到足夠大才能脫離加熱盤表面,你不妨觀察一下,在水即將沸騰時,是否可以在加熱盤(一般是水壺底部)看到小氣泡。盡管過冷沸騰氣泡脫離直徑比飽和沸騰小一些,但過冷沸騰氣泡生長緩慢,兩個氣泡合並後的氣泡尺寸也可能達不到離開加熱盤的條件,這時小氣泡在加熱盤表面,底部吸收熱量膨脹,頂部接觸冷水釋放熱量收縮,在加熱盤表面振蕩,這有可能就是雜訊的來源。

但水蒸氣氣泡總會離開加熱盤表面的,尤其是隨著水溫升高,氣泡會增多。氣泡一旦離開加熱盤,進入冷水中,便會被冷水吸收熱量,氣泡隨之破裂,氣泡破裂瞬間會振動水體,形成激波,過余能量以聲能形式放射線,這就是雜訊的來源。

但當水溫升高,大概在70℃之後,會逐漸有氣泡不會破裂,而是在水體裏不斷上浮,直到水面,然後再水面破裂,釋放大戶水蒸氣。由於大量氣泡再上浮,這時水體會變得渾濁。隨著溫度升高,越來越多的氣泡不會破裂,而是上浮,因此,雜訊減小,知道水溫達到100℃,水處於飽和沸騰階段,雜訊基本消失。

加熱到70℃之後水體變得渾濁 | 圖源自參考文獻2

這種雜訊出現在過冷飽和階段,因此水升溫越快越明顯。

當然,也有壺嘴經過特殊涉及的壺,在水沸騰後,水蒸氣大量透過壺嘴會形成哨音,提醒我們水開了,不過這就跟「燒水聲」沒啥關系了。

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