ทุกวันมีอาหารหลายร้อยล้านรายการทั่วโลกต้มน้ำวันละหลายครั้ง มีคนจำหลักสูตรของโรงเรียนได้ทันทีและคำว่า "cavitation" ที่ผิดปกติปรากฏขึ้นในความทรงจำของเขา
“ ฟองสบู่บางฟองระเบิด - และเสียงดัง” จิตใต้สำนึกกระตุ้นเตือนอย่างมีประโยชน์ แต่บางคนจำได้แน่นอนกระบวนการ และยิ่งกว่านั้นมีคนสองสามคนที่รู้ว่าเสียงถูกสร้างขึ้นพร้อมกันด้วยปรากฏการณ์สองปรากฏการณ์
เดือดคืออะไร
เดือดคืออะไร มีคำจำกัดความที่ชัดเจน: "การต้มคือการระเหยที่เกิดขึ้นพร้อมกันในปริมาตรของเหลวทั้งหมด" ในการเริ่มต้นกระบวนการต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขต่อไปนี้:
- การปรากฏตัวของศูนย์ระเหย
- อินพุตความร้อนคงที่;
ของเหลวมีอุณหภูมิถึงระดับหนึ่งเรียกว่าจุดเดือด
ทำไมฟองไอน้ำเกิดขึ้นในน้ำเดือด
ศูนย์กลางของการระเหยกลายเป็นฟองซึ่งมีฟองอากาศเล็ก ๆ คือรอยแตกขนาดเล็กจุดเยิ้มและอนุภาคของแข็ง - อนุภาคฝุ่น พวกมันดักจับปริมาณอากาศเล็กน้อยและของเหลวจะดักจับอากาศจนกระทั่งมันเริ่มเดือด น้ำยังประกอบด้วยก๊าซที่ละลาย: ออกซิเจนไนโตรเจนคาร์บอนไดออกไซด์ พันธะระหว่างโมเลกุลของก๊าซและโมเลกุลของน้ำจะอ่อนแอและยุบอย่างรวดเร็วเมื่อความร้อน เมื่อก๊าซที่ละลายอยู่ถูกปล่อยออกมาแรงดันของน้ำจะบังคับให้ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดซึ่งเป็นรูปทรงกลม มันกลับกลายเป็นฟอง
หลังจากวิวัฒนาการของก๊าซอุณหภูมิสูงเริ่มแยกโมเลกุลของของเหลวรูปแบบไอน้ำซึ่งถูกปล่อยออกมาภายในฟองอากาศที่เกิดขึ้นแล้ว ดังนั้นกระบวนการเดือดจึงเริ่มต้นขึ้น
สาเหตุของเสียงเดือด
สัญญาณแรกของการเดือดสามารถสังเกตได้ที่ด้านล่างของกาต้มน้ำ - มีอุณหภูมิสูงสุดมันมีที่ฟองแรกปรากฏ แต่ละแห่งมีก๊าซและไอน้ำอิ่มตัว ในขณะที่ฟองมีขนาดเล็กมันจะถูกจัดขึ้นโดยแรงตึงผิว จากนั้นโมเลกุลของน้ำที่เคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วซึ่งก่อตัวเป็นไอจะสะสมอยู่ภายในฟองและจะเพิ่มขึ้น การปลดเกิดขึ้นในขณะที่พลังของอาร์คิมีดีสดันฟองกลายเป็นมากกว่าแรงดึงที่ถือครอง ฟองถูกปล่อยออกมาและวิ่งไปที่ผิวน้ำ
การปลดทำให้ของเหลวสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนเหล่านี้เป็นสาเหตุแรกของเสียงเดือด. คุณสามารถประมาณความถี่ของเสียงที่ได้รับ มันเป็นสัดส่วนผกผันกับเวลาที่ใช้ฟองเพื่อแยกออกจากด้านล่าง อย่างไรก็ตามเวลาแสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่งของความผันผวนที่เกิดจากการแยก
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าเวลาการแยกเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 0.01 วินาทีซึ่งหมายความว่าความถี่เสียงอยู่ที่ประมาณ 100 Hz มันเป็นข้อมูลเหล่านี้ที่อนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่ามีเหตุผลอื่นอีกที่ทำให้เกิดเสียงดังเมื่อต้มกาต้มน้ำ ท้ายที่สุดแล้วความถี่ของเสียงที่แท้จริงนั้นถูกวัดและกลายเป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่าการคำนวณ
การค้นพบของธรรมชาติของเสียงคู่ที่ทำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตโจเซฟแบล็ก สิ่งนี้เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 18 ระหว่างที่เขาทำงานที่มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ
แหล่งกำเนิดเสียงรบกวนเมื่อน้ำเดือด
โจเซฟแบล็คเป็นคนแรกที่ตรวจสอบกระบวนการเดือดและเป็นที่มาของเสียงรบกวนเพิ่มเติม เขาพบว่าไม่ใช่ฟองอากาศทั้งหมดที่โผล่ขึ้นมาจากด้านล่างและผนังนั้นถึงพื้นผิว และที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการเดือดไม่มีฟองเดียวถึงพื้นผิว - พวกเขาหายไปในคอลัมน์น้ำ
ปรากฏการณ์ดังกล่าวให้ความสนใจกับนักวิทยาศาสตร์ว่าเขาใช้เวลาหลายคืนนอนไม่หลับพยายามค้นหาสาเหตุของการหายตัวไปของฟองสบู่ การวิจัยช่วยให้ได้ข้อสรุปที่ถูกต้อง คำตอบนั้นง่าย - ความแตกต่างของอุณหภูมิ ในช่วงแรกของการเคลื่อนไหวฟองอากาศจะอยู่ในส่วนที่ร้อนที่สุดของเรือ ความดันไออิ่มตัวช่วยให้พวกเขารักษารูปทรงกลมของพวกเขา
เสียงเปลี่ยนไปเมื่อน้ำเดือด
เมื่อขยับขึ้นฟองอากาศจะตกลงสู่ชั้นที่เย็นกว่า ไอเริ่มที่จะกลั่นตัวความดันภายในหยด เมื่อถึงจุดหนึ่งเขาไม่สามารถรักษารูปร่างและทรุดตัวได้อีกต่อไป ปรากฏการณ์ของการก่อตัวการแยกและการยุบตัวของฟองอากาศในระหว่างการเดือดเรียกว่า "cavitation". การคำนวณที่จำเป็นได้ดำเนินการซึ่งแสดงให้เห็นว่าความถี่ของเสียงในระหว่างการพังทลายอยู่ใกล้กับค่าของ 1000 Hz ข้อมูลสอดคล้องกับพารามิเตอร์ที่วัดได้จากการทดลอง เมื่อของเหลวร้อนขึ้นฟองอากาศจะหยุดยุบตัวและระดับเสียงจะเปลี่ยนไป ความถี่ของเสียงจะลดลงอย่างชัดเจน ในไม่ช้าโดยไม่มีข้อยกเว้นฟองทั้งหมดถึงพื้นผิว เสียงลดลง "gurgle" เกิดขึ้น
การเกิดการแยกฟองและฟองสบู่เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ผู้คนหลายล้านคนมองเห็นทุกวัน แต่การต้มนั้นยากกว่าที่คิดในตอนแรกสามารถแยกกระบวนการได้สองกระบวนการ: การเกิดโพรงอากาศและการสั่นของของไหลระหว่างการแยกฟอง ทั้งสองผลิตเสียงที่โดดเด่น แต่เอฟเฟกต์เสียงของเสียงหนึ่งนั้นแยกได้ง่ายจากเสียงอื่น ด้วยเสียงคุณสามารถกำหนดได้ง่ายว่าน้ำในกาต้มน้ำจะร้อนเมื่อถึงอุณหภูมิที่ต้องการ