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为什么烧水壶在烧水时的声音会这么响?

admin 2025-05-18 02:28:18 5399

俗话说:“开水不响,响水不开”。这句话形象地描述了水在加热过程中的声音变化。

实际上,当水即将沸腾时,会发出明显的声响,这主要是因为水过冷沸腾的现象所致。

水的加热至沸腾过程可以划分为三个阶段:自然对流、过冷沸腾和饱和沸腾。在初始的自然对流阶段,水刚开始加热时几乎无声,此时溶解在水中的气体会逐渐析出形成气泡并上升。

随着水温的上升,进入过冷沸腾阶段,这时会听到明显的噪音。这是因为当水温达到约50℃以上时,加热源(如加热盘或加热丝)的表面局部活化能达到汽化核心要求,形成水蒸气气泡。然而,由于加热源周围的水温较低,这些气泡生长缓慢且难以脱离加热表面,从而引发振荡和噪音。

当水蒸气气泡生长到足够大时,它们会脱离加热表面并进入冷水中。在这个过程中,气泡会吸收冷水的热量而破裂,破裂瞬间产生的振动和激波会释放出声能,这也是噪音的主要来源。

随着水温继续升高至约70℃以上,越来越多的气泡开始在水体中上浮而不破裂,直到到达水面后才释放水蒸气。这时,水体会变得浑浊,而噪音也会逐渐减小。当水温达到100℃时,水进入饱和沸腾阶段,此时噪音基本消失。

值得注意的是,这种噪音在过冷沸腾阶段尤为明显,且水升温速度越快,噪音越显著。然而,有些特殊设计的壶嘴在水沸腾后会产生哨音,这是水蒸气通过壶嘴形成的特殊声音,与普通的“烧水声”不同。

参考文献:

[1]匡波等. 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]盛健等. “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]毕景良等. 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.