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1 # Kk看世界
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2 # 科學與養生方案指導師
道理很簡單:在燒水的過程中,水不開的時候,是冷水逐步升溫的過程中,水分子結構在發生變化,產生美麗的碰撞發出聲響,隨著繼續加熱成為了開水,水分子結構相同了,響聲就會小下來,人們聽不到聲音了,於是就有了“響水不開,開水不響”的說法,我說的有道理嗎?歡迎大家點評
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3 # 維度開拓者
“響水不開,開水不響”,簡單地說就是,容器區域性或底部加熱速度較快,水蒸氣泡體積變化不均引起的。由於加熱容器底部或區域性加熱較快,導致容器底部或區域性水先到達沸點,容器上部水還來不及到達沸點,底部或區域性的水沸騰後產生的蒸汽氣泡向上冒泡過程中,熱量會被未達到沸點冷水快速吸收,體積迅速縮小,相當於氣泡立即破裂的效果,容器較淺時蒸氣泡也會以大氣泡方式直接到達液麵間歇冒出,隨之水體積發生劇烈變化與容器壁碰撞,產生的是較多的間歇衝擊震盪聲,所以就產生“響水”效果。
在水逐漸到達完全沸點時,蒸汽泡“逸出和產生”過程達到動態平衡,上述這種間歇衝擊效果聲迅速消失,水蒸氣泡直接穿透水體到達頂部。另一方面,當水全部沸騰後,容器內氣壓增加,在水中均勻佈滿密集的蒸氣泡,聲音的傳播速度下降,產生吸聲隔音效果,聲音訊譜也發生變化,聲音趨向平穩,所以聽上去就不怎麼“響”了。
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4 # 郭哥聊科學
響水不開,開水不響,是大家日常生活中總結的一個經驗。不過這個經驗屬於過去的經驗了,現在的燒水壺已經有那種能吹哨子的了,水燒開之後會發出比燒水過程中更大的聲音。這一切都跟水在升溫、汽化、沸騰的過程有關,且聽老郭下面分解。
我們會聽到聲音這是跟水中的氣泡密不可分。這就需要從水在被加熱過程中的氣泡說起了。水在被加熱的時候,一般是從室溫開始(20℃上下),這個時候,下層的水由於受熱密度變小,上層的水溫度低密度大,就會在壺內形成對流。這跟咱們地球上大海中洋流的形成道理是一樣的。隨著加熱繼續,水溫逐漸升高,水中溶解的空氣開始析出,形成細小的氣泡。這是第一階段的聲音產生的的原因,是那種比較細微的聲音。
第二個階段的氣泡主體不是空氣了,這個時候下面的水由於溫度高,先達到沸點,就會產生大量的由水分子汽化形成的大氣泡。這些氣泡隨著壺內水的對流,不斷的從壺的底部向上運動,並且在上升過程中不斷吞併其它氣泡或者是變成無數個小氣泡。在這個過程內,我們就能聽到由於氣泡上升導致的水劇烈翻滾發出的聲音。
第三個階段壺裡的水都達到沸點的時候,聲音反而小了下來,並不是完全不響的,如果你細細的聽,還是會有聲音。這是因為,從壺底吸熱汽化的水蒸汽,在上升過程中還能繼續汽化,不斷從小氣泡變成大氣泡,但是這個時候,氣泡不收縮了,所以水不會被劇烈的攪動,所以聲音反而小了。
人還是很聰明的,為了防止水燒乾,發明了裝在壺上的哨子。當壺內的水完全沸騰之後,水蒸氣就會吹動哨子,發出明亮的聲音,告訴我們,趕緊把火關閉,把壺拿下來,可以泡茶啦。所以現在的燒水壺,有很多都是帶著哨子的,水開後也可以發出聲音的啦。 -
5 # 老粥科普
“響水不開,開水不響”是古人總結出的生活經驗,一代一代傳到了今天。當我們的父母告訴我們這個現象時,他們也不知道其中的科學道理,而我們大多也只是透過觀察燒開水過程中的現象印證它的真實性。相信我們中有許多人到今天還是隻知其然,不知其所以然。
今天我們就來談一談“響水不開,開水不響”蘊含的科學道理吧!
響水不開當我們要燒開一壺水時,無論是使用燃氣灶還是電熱水壺,都需要先加熱壺的底部,最開始的時候,壺是安靜的。
(我們開始加熱一壺水)
隨著水壺的底面逐漸被加熱,熱量透過壺底向上傳遞給上方的水。這時候,水壺裡的水開始了熱傳導和熱對流。
(加熱初始,水很平穩地導熱)
由於壺底的溫度迅速升高,水的對流不足以帶走底部的熱量,這時候在貼近壺底的部分漸漸形成一個熱區,在一個大氣壓(1atm)下,水的沸點為99.97℃,當熱區底部的溫度達到水的沸點時,貼著壺底表面的水分子團開始沸騰。
水達到沸點意味著它將由液體狀態轉變為氣體狀態,這時候水分子之間的分子鍵發生斷裂,強烈的熱運動使它們分開,水的體積增大1244倍。這時候在壺底與水的介面上就開始形成大量密集的氣泡。
(壺底密集的氣泡會形成空氣層,它將上方大部分的水隔開,使壺底過熱)
壺底密集的氣泡將壺底與上方的冷水隔開,形成一層空氣層,壺底的熱量因為與水接觸面的減小而更加不容易被帶走,於是在貼著壺底氣泡的下方形成過熱區,過熱區的溫度將遠高於100℃。當一部分氣泡因浮力開始上升時,這部分過熱區會因為冷水的湧入發生小的過熱沸騰現象。
更多的氣泡並不會上升,因為儘管氣泡底部過熱,但氣泡的頂部因為水溫比較低而收縮,它會維持氣泡的表面張力。隨著底面的溫度升高過熱而繼續變大,氣泡的表面張力無法抵抗水的壓力,氣泡發生破裂,上方冷水與過熱壺底相遇發生過熱沸騰。
(氣泡會其使下方過熱,當它上升時,四周的水分子團會產生過熱沸騰)
在這段時間裡,我們會聽到水壺發出嘶嘶聲,這大多是因為水壺過熱的底部不斷地與冷水相遇發生過熱沸騰而引發的。
(氣泡破裂使冷水接觸到過熱壺底,造成小的過熱沸騰)
當水沒有燒開時,上升的氣泡會越變越小。這是因為氣泡在上升的過程中不斷被周圍的冷水帶走熱量,氣泡內部水蒸氣的溫度降低,它的體積就會越來越小,有些小的氣泡在到達水面之前就已經消失了。
開水不響隨著水壺裡的水溫逐漸升高,它會被全面加熱到沸點。這時候壺裡的水溫上升到臨界狀態,它的任何一部分水分子團都有可能被激發並轉化為氣體狀態,當壺底部氣泡產生時,它升高的溫度會迅速使上方的水分子團氣化,從而使氣泡快速膨脹並上升。氣泡離開壺底的速度越快,四周的水分子團就能越快地與壺底接觸並帶走它的熱量,因壺底過熱引起的過熱沸騰就越不容易發生。這就是當水燒開後,水壺發出的聲音迅速變小的原因。
(當水燒開時,氣泡會迅速增大並離開底部上升,壺底過熱情況減少,聲音變小)
水燒開後,我們聽到的聲音大多是氣泡上升到水面、克服水的表面張力爆裂開來的“咕嘟咕嘟”的聲音,壺底發出的嘶嘶聲這時候幾乎聽不見了。
萊頓弗羅斯特效應有些朋友對於過熱沸騰並不是很理解,其實它是在水遇到非常熱的物體時才會有的現象。當水被非常均勻地加熱時(比如微波爐加熱),它各部分的受熱都會比較平均,因此水會很平穩地達到沸點。而如果我們往一口燒得非常熱的鐵鍋裡滴入幾滴水,就會很容易地看到水滴在鍋裡跳動,這是水滴底部分子團迅速受熱氣化的結果。這種物理現象被稱為萊頓弗羅斯特效應,當鍋的溫度高於193°C的萊頓弗羅斯特點時,水滴會因為過熱而騰空,它會一邊發出嘶嘶的聲音一邊在鍋裡跳動。
(水在熱板上的形態變化與溫度關係曲線)
萊頓弗羅斯特效應是因為其底部的水分子團被過熱的鍋迅速加熱產生爆裂蒸汽,蒸汽墊將水滴整個托起、使之離開鍋表面的現象。
總結:“響水不開”,是因為壺裡的水沒有整體達到沸點,緊貼壺底的分子團受熱氣化變成密集的氣泡,氣泡阻隔了熱量向上傳導,從而使壺底過熱,水與過程的壺底相遇發生過熱沸騰,從而發出嘶嘶的聲音。
“開水不響”,是因為壺裡的水被燒開後,它的任何一部分都達到了氣化的臨界點,只要壺底有氣泡產生,它就會加熱周圍的水分子團並使它們也氣化,這樣氣泡就會變大,因浮力增大迅速上升。氣泡離開的速度越快,壺底過熱的程度就減輕,過熱沸騰的情況減少,它發出的嘶嘶聲也就小了許多。
燒開水的科學道理,你明白了嗎?
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6 # 力學Nerd王小胖
我也來湊個熱鬧,雖然已有人回答的比較詳細了,“響水不開,開水不響”主要還是氣泡的原因。不過,我還有幾點需要補充說明。
1、氣體溶解度——隨溫度而發生變化水作為一種溶劑,可以融化鹽、糖等等日常調料。生活常識告訴我們溫度越高,鹽、糖之類的固體物溶化的也越多。氣體作為溶質,也可以被水溶化。但是,與固體溶質不同,氣體溶質的溶化量隨溫度上升而下降。此外,氣體溶解度還與溶質本身、壓強有關。在本問題中,主要考查的是溫度的變化。
2、氧氣、氮氣的溶解度隨溫度的變化對於氣體而言,溫度的升高加速分子熱運動,從而使得氣體更加容易脫離液體,其溶解度因此而降低。常溫常壓下,1L的水中含氧量為0.03102L,水中的生物就靠這一點點的溶解氧生活。1L的水含氮量為0.024L。
上圖可見,隨著溫度的上升,水中的含氣量越來越低。
3、“響水不開,開水不響”常溫下,水中的氮氧含量較高,隨著溫度的增加,氣體的溶解度下降,多餘的氣體被排出水外。在底層高溫區,排出的氣體多,高層相對低溫,排出的氣體少。排出的氣體形成氣泡往上冒,整個過程中,氣泡的碰撞破碎,都會發生聲響。
水開沒有燒開的時候,水中含氣量較多,隨著溫度的升高,氣泡不斷形成、上升、破裂,發出聲響。而水燒開後,溫度溫度在100℃左右,此時,水中的氣體含量也有,但是排不出來,就沒有氣泡產生,也就沒有聲響。
4、總結響水不開,開水不響,原因在於氣體的溶解度隨溫度發生變化。溫度升高,溶解度降低,氣體被排出水外,形成起泡。而當水燒開時,溫度溫度,氣泡幾乎不會產生。
回覆列表
當把水加熱時,由於容器中水的溫度受熱不均勻,導致水的密度不同。底部水溫較高的水,它的密度高於上部水溫較低的水的密度,使容器中的水形成上、下對流迴圈,這種對流迴圈將產生摩擦,帶動水的振動,並且帶動容器共振,導致振動聲響變大。
其次,我們都知道當水壺中的水達到一定溫度時,容器底部和器壁會出現一些小氣泡,這種小氣泡是由吸附在容器壁和溶在水中的空氣形成的。
氣泡中除了一定量的空氣外,還有因受熱而產生的飽和水汽。當溫度繼續升高時,向氣泡內蒸發的水汽就逐漸增多,氣泡內的壓強也就增大,導致小氣泡逐漸膨脹,在浮力作用下由底部上升。上面的水溫度較低,氣泡內部分水汽又凝結成水,內部壓強減小,氣泡體積又逐漸縮小。
繼續加熱,原來溫度較低的水溫度升高,氣泡再次臌脹上升,升到一定的溫度時,氣泡中的部分水汽又要凝結成水,體積又縮小。
所以,在加熱燒水過程中,隨著溫度的逐漸升高,氣泡體積一會兒臌脹,一會兒縮小,不斷上浮,發生振動。當這種振動的頻率與容器的頻率(固有頻率)相同時,就會產生共振現象。
這就是為什麼我們聽到了“轟轟轟”的響聲,但水卻沒有開,即所謂的“響水不開”。
當水被燒開達到沸點後,由於水的對流和熱氣泡不斷地向上運動,使得水的下、中、上層的水溫趨於一致,水壺裡各部位的水溫均達到100℃,它就不會再產生對流迴圈、摩擦以及它的振動會逐漸變小。
水沸騰時,從容器的底部產生的大量水蒸氣不斷湧出水面,在這個過程中水蒸汽與水之間也會有一定的摩擦,但這種摩擦不大,氣泡與容器的共振現象也相對較小,只能聽到“嘶嘶嘶”的聲響。
還有一種情況是在水沸騰時,會發出“叭叭叭”的聲響。
這種現象是因為水沸騰時,氣泡內的壓力大於氣泡外的壓力,氣泡迅速膨脹,加速上浮,直至水面破裂釋放出蒸汽和空氣。隨著大量氣泡破裂,氣壓增大沖擊到水壺蓋,使水壺蓋被彈起,釋放部分氣體後落下,這樣的週而復始,就形成了“叭叭叭”的聲音。這就是“開水不響”的道理。
小小的燒水壺裡面卻蘊含著這麼多科學原理
其實生活處處都有科學
這就需要我們仔細觀察生活
留意生活中的點滴
用科學解答生活中的“奇特”現象