本刊綜合
俗話說,“響水不開,開水不響”。在燒開水的過程中,我們總能聽到汽笛般的響聲。隨著水溫的上升,容器內的響聲越來越大,而在水沸騰之后,響聲又逐漸消失。這件事看起來十分平常,但是你知道這其中的原理嗎?
響水不開
水沸騰的過程需要不斷從熱源吸收熱量。在水被加熱的過程中,容器內的水受熱不均勻,導致不同位置的水溫不同。靠近熱源的容器底部的水溫較高,而靠近水面的水溫較低。
由于空氣在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小,吸附在容器壁和溶在水中的空氣會形成小氣泡。這些小氣泡隨著水溫的上升不斷膨脹,當其膨脹至一定大小時,就會在浮力的作用下脫離容器壁上浮。
當這些氣泡接近水面時,由于靠近水面的水溫較低,氣泡的熱量會被溫度較低的水迅速吸收,氣泡中的水蒸氣重新凝結成水。此時氣泡內壓強減小,其體積在水壓的作用下急劇縮小,迅速破裂。氣泡體積的劇烈變化會引起水體的劇烈震動,這些震動就是聲音的來源。
此外,由于熱脹冷縮,容器底部和靠近水面的水溫不同,水的密度也不同,容器中的水會形成上下對流。而這種液體的對流會產生摩擦,帶動水的震動,從而使響聲變大,產生汽笛般的聲音。
開水不響
如果持續對水加熱使其沸騰,水中的對流和氣泡的運動會將熱量均勻帶到水中的各個位置。當水中各部分的溫度趨于相同時,氣泡在上升的過程中不會因水溫的變化而發生劇烈的體積變化,水中的對流也會逐漸消失。水體的震動減小,響聲也會逐漸減小。
但由于水沸騰時,大量水蒸氣從容器底部涌出水面,膨脹的氣泡也上浮至水面發生破裂而釋放出其中的水蒸氣,這個過程也會發出微小的聲音。這種響聲與水未沸騰時的巨大響聲相比,幾乎可以忽略不計。這就是“開水不響”的原理。
雖然“響水不開,開水不響”是對燒開水這一現象的總結,但其中也蘊含著人生哲理。生活中,一些對知識一知半解的人往往喜歡評頭論足,說得天花亂墜。而那些真正有學問的人往往不輕易發表意見,就像燒開了的水,沒有響聲。
看似平常的燒水過程,卻蘊含著豐富的科學原理和人生哲理。生活中還有許許多多的奇妙現象等著我們去探索和發現。