Mỗi ngày, hàng trăm triệu món ăn trên khắp thế giới đun sôi nước nhiều lần trong ngày. Một người nào đó ngay lập tức nhớ lại chương trình giảng dạy ở trường và từ bất thường.
Một số bong bóng vỡ - và do đó, tiếng ồn, tiềm thức nhắc nhở một cách hữu ích. Nhưng ít người nhớ quá trình chính xác của quá trình. Và hơn nữa, ít người biết rằng tiếng ồn được tạo ra đồng thời bởi hai hiện tượng.
Đang sôi là gì?
Đang sôi là gì? Có một định nghĩa rõ ràng: "Đun sôi là sự hóa hơi xảy ra đồng thời trong toàn bộ thể tích chất lỏng". Để bắt đầu quá trình, các điều kiện sau phải được đáp ứng:
- Sự hiện diện của các trung tâm hóa hơi;
- Đầu vào nhiệt không đổi;
Chất lỏng đạt đến nhiệt độ nhất định, được gọi là điểm sôi.
Tại sao bọt hơi hình thành trong nước sôi?
Các trung tâm hóa hơi, xung quanh đó bong bóng bắt đầu xuất hiện, là những vết nứt nhỏ, đốm dầu mỡ và các hạt rắn - hạt bụi. Họ bẫy một lượng không khí nhỏ và chất lỏng giữ lại không khí cho đến khi nó bắt đầu sôi. Nước cũng chứa các chất khí hòa tan: oxy, nitơ, carbon dioxide. Liên kết giữa các phân tử khí và phân tử nước yếu và nhanh chóng sụp đổ khi đun nóng. Khi khí hòa tan được giải phóng, áp lực nước buộc nó phải có hình dạng hình cầu tiết kiệm năng lượng nhất. Hóa ra bong bóng.
Sau quá trình phát triển của khí, nhiệt bắt đầu tách các phân tử chất lỏng.Các hình thức hơi nước, được phát hành bên trong bong bóng đã hình thành. Thế là quá trình sôi bắt đầu.
Nguyên nhân gây ra tiếng ồn sôi
Những dấu hiệu sôi đầu tiên có thể được quan sát ở đáy bình - có nhiệt độ cao nhất, đó là những bong bóng đầu tiên xuất hiện. Mỗi trong số chúng có chứa khí và hơi nước bão hòa. Trong khi bong bóng nhỏ, nó được giữ bởi sức căng bề mặt. Sau đó, các phân tử nước chuyển động nhanh chóng tạo thành hơi tích tụ bên trong bong bóng và nó bắt đầu tăng lên. Sự tách rời xảy ra vào thời điểm khi lực lượng Archimedes, đẩy bong bóng, trở nên nhiều hơn lực kéo giữ nó. Bong bóng được giải phóng và lao lên bề mặt
Tách ra làm cho chất lỏng rung động. Những rung động này là nguyên nhân đầu tiên của tiếng ồn sôi.. Bạn có thể ước tính tần số của âm thanh nhận được. Nó tỷ lệ nghịch với thời gian cần một bong bóng để tách ra khỏi đáy. Thời gian, tuy nhiên, đặc trưng cho sức mạnh của dao động gây ra bởi sự phân tách.
Các tính toán cho thấy thời gian tách trung bình là 0,01 giây, có nghĩa là tần số âm thanh khoảng 100 Hz. Chính những dữ liệu này đã cho phép các nhà khoa học hiểu rằng có một số lý do khác gây ra tiếng ồn khi ấm đun sôi. Rốt cuộc, tần số thực của âm thanh đã được đo và hóa ra là một thứ tự cường độ lớn hơn tính toán.
Việc phát hiện ra bản chất kép của tiếng ồn được thực hiện bởi nhà khoa học người Scotland Joseph Black. Điều này xảy ra vào thế kỷ 18, trong thời gian làm việc tại Đại học Edinburgh.
Nguồn tiếng ồn chính khi nước sôi
Chính Joseph Black là người đầu tiên điều tra quá trình đun sôi và thiết lập nguồn gây ra tiếng ồn bổ sung. Ông thấy rằng không phải tất cả các bong bóng rơi ra khỏi đáy và các bức tường chạm tới bề mặt. Và khi bắt đầu quá trình đun sôi, không một bong bóng nào chạm tới bề mặt - chúng biến mất trong cột nước.
Hiện tượng này khiến các nhà khoa học quan tâm đến nỗi ông đã trải qua nhiều đêm mất ngủ cố gắng tìm ra nguyên nhân của sự biến mất của bong bóng. Nghiên cứu đã giúp đưa ra kết luận đúng. Câu trả lời rất đơn giản - chênh lệch nhiệt độ. Khi bắt đầu chuyển động, các bong bóng nằm ở phần nóng nhất của tàu. Áp suất hơi bão hòa cho phép chúng duy trì hình dạng hình cầu.
Thay đổi âm thanh khi nước sôi
Khi di chuyển lên, các bong bóng rơi vào các lớp lạnh hơn. Hơi nước bắt đầu ngưng tụ, áp suất bên trong giảm xuống. Tại một số thời điểm, anh ta không còn có thể giữ được hình dạng của mình và sụp đổ. Hiện tượng hình thành, tách và sụp đổ bong bóng trong quá trình đun sôi được gọi là "xâm thực". Các tính toán cần thiết đã được thực hiện, cho thấy tần số âm thanh trong quá trình thu gọn gần với giá trị 1000 Hz. Dữ liệu tương ứng với các thông số đo thực nghiệm. Khi chất lỏng nóng lên, các bong bóng ngừng sụp đổ và độ ồn thay đổi. Tần số âm thanh giảm rõ rệt. Ngay sau đó, không có ngoại lệ, tất cả các bong bóng đạt đến bề mặt. Tiếng ồn lắng xuống, một "tiếng kêu" phát sinh.
Sinh ra, tách rời, bay lên và vỡ bong bóng là một hiện tượng vật lý mà hàng triệu người nhìn thấy mỗi ngày. Nhưng sôi thì khó hơn lúc đầu.Hai quá trình có thể được phân biệt: xâm thực và dao động chất lỏng trong quá trình tách bong bóng. Cả hai đều tạo ra âm thanh đặc biệt, nhưng hiệu ứng âm thanh của một âm thanh rất dễ phân biệt với âm thanh kia. Bằng tiếng ồn, bạn có thể dễ dàng xác định khi nào nước trong ấm đã ấm lên đến nhiệt độ mong muốn.