俗语有云：“响水不开,开水不响”,这是一个大家都感受深刻的现象——在水快要烧开前,容器内总是会发出明显的响声,以前的铁壶更是犹如鸣笛一般,但在水烧开之后却会安静得多.这早已被人们视为理所当然的事情,但你又是否了解其背后的科学原理呢?
要明白为什么会“响水不开,开水不响”,我们首先需要知道两个简单的物理学常识：1.空气在水中的溶解度是随着水温的上升而下降的,也就是说,水温越高其所能溶解的空气就越少；2.水越深压强越大,反之亦然.需要加热的水本身就含有一定量的空气,并且由于容器内壁表面并非完全光滑,也会吸附有少量空气.在烧水过程中,这些空气变成气泡后的不同情形导致了响或不响的不同结果.
通常情况下,水的沸点是100摄氏度,要将其烧开需要吸收足够的热量,水温的升高是一个渐变的过程.靠近热源的容器底部温度无疑会更高,因此在烧水时会首先在受热面的容器壁上形成许多小气泡.生成气泡后,受热面附近的过热水层会不断向小气泡内加入水蒸气,导致其内部压强增加、体积膨胀、所受浮力增大,当气泡所受浮力大于其与容器壁之间的附着力时就会开始上浮.
在水沸腾之前,容器内不同深度的水层温度并不相同,越靠近受热面附近的水层温度越高,反之越低.气泡在上浮过程中,由于水温会越来越低,再加上泡内部分水蒸气会凝结成饱和蒸汽,导致气泡内压强迅速减小,尽管外部水压也会有所减小,但总体来说仍以前者的减小速度更快.因此,当气泡外压强大于气泡内压强时,上浮的气泡在抵达水面前就会迅速变小和破裂.水温越接近沸点,这种现象就越明显.大量气泡的形成、上浮、然后又缩小破裂的过程使得水内剧烈振荡,发出响声,形成了“响水不开”的现象.
随着对水的继续加热,以及对流和气泡的热传递作用,使得容器内各水层的温度基本趋于稳定.这样,当气泡脱离容器壁上浮时,其内部的饱和蒸气就不会再凝结,同时外部水压也在减小,整体结果是气泡外压强不会大于气泡内压强,最终使得气泡能够迅速膨胀和上浮,直到接触水面并释放出内部的空气和蒸汽.这时,水开始沸腾被烧开,而因为气泡是在水面才破裂,所以形成的振荡明显减弱,便有了“开水不响”的现象.
根据上述原理我们可以推论,对于同等质量的水,如果用来加热的热源功率越高,那么“响水”的时间就会越短、响声也就会越大.有兴趣的朋友不妨对比一下柴火灶烧水和电热水壶烧水时“响水”的动静和时长,就能轻松验证这个小推论了.
再问： 初中物理知识？我记得当初学的没这么复杂
再答： 我认为这不复杂呀，我才初三
再问： 学霸？
再答： 半个
再问： 和你相比我弱爆了都，虽然我初中物理拿过2次满分，但我仍然觉得对于初中物理知识这很复杂
再答： 你高中吧？ 请教道题http://a.hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/d50735fae6cd7b89e69565170d2442a7d8330eac.jpg
再问： 高一
再问： 网页我打不开呃…
再答： 那算了，这题不简单呀
再问： 中考加油吧少年
再问： 给个赞
再答： 多谢学长，共同勉励，共同进步！
再问： 我是学姐、、、
再答： ••••••
