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为什么烧水壶在烧水时的声音会这么响? 第1页

  

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这就是所谓的“开水不响,响水不开”啊。

确实,水在即将沸腾时会发出声音,这时由于水过冷沸腾造成的。

水加热到沸腾大概可以分为三个过程,分别时自然对流、过冷沸腾和饱和沸腾。其中自然对流阶段即水刚开始加热时,几乎没有什么噪声,这一阶段,溶解在水中的气体会被气泡包裹,上升,最后到水面析出。

噪声主要来自于过冷沸腾阶段,大概是水被加热到50℃之上 ,会出现明显噪声。这一阶段,加热盘(或加热丝之类的)表面表面局部活化能达到汽化核心要求,会形成水蒸气气泡,即有小部分水沸腾成为水蒸气,然后被液态水包裹形成气泡。但加热盘周围水温较低,这就是过冷沸腾。

水蒸气气泡只有生长到足够大才能脱离加热盘表面,你不妨观察一下,在水即将沸腾时,是否可以在加热盘(一般是水壶底部)看到小气泡。尽管过冷沸腾气泡脱离直径比饱和沸腾小一些,但过冷沸腾气泡生长缓慢,两个气泡合并后的气泡尺寸也可能达不到离开加热盘的条件,这时小气泡在加热盘表面,底部吸收热量膨胀,顶部接触冷水释放热量收缩,在加热盘表面振荡,这有可能就是噪声的来源。

但水蒸气气泡总会离开加热盘表面的,尤其是随着水温升高,气泡会增多。气泡一旦离开加热盘,进入冷水中,便会被冷水吸收热量,气泡随之破裂,气泡破裂瞬间会振动水体,形成激波,过余能量以声能形式辐射,这就是噪声的来源。

但当水温升高,大概在70℃之后,会逐渐有气泡不会破裂,而是在水体里不断上浮,直到水面,然后再水面破裂,释放大户水蒸气。由于大量气泡再上浮,这时水体会变得浑浊。随着温度升高,越来越多的气泡不会破裂,而是上浮,因此,噪声减小,知道水温达到100℃,水处于饱和沸腾阶段,噪声基本消失。

这种噪声出现在过冷饱和阶段,因此水升温越快越明显。

当然,也有壶嘴经过特殊涉及的壶,在水沸腾后,水蒸气大量通过壶嘴会形成哨音,提醒我们水开了,不过这就跟“烧水声”没啥关系了。

参考文献:

[1]匡波,向宇,郭方中.自然对流欠热沸腾系统声压波动频域分析及工况识别[J].核科学与工程,1998(04):36-43.

[2]盛健,赵志军,豆斌林,王天泽,侯昊,严振瑞,黄晓璜.“响水不开,开水不响”机理实验探索[J].实验室科学,2020,23(01):21-24+29.

[3]毕景良,李雪芳,柯道友,黄彦平.液体过冷度对沸腾换热中汽泡合并及传热的影响[J].工程热物理学报,2015,36(08):1737-1741.




  

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