毎日、世界中の何億もの料理が1日に数回お湯を沸かしています。誰かがすぐに学校のカリキュラムを思い出し、彼の珍しい言葉「キャビテーション」が彼の記憶に浮かび上がります。
「いくつかの泡が破裂し、そのためにノイズが発生しました」、潜在意識は助けを求めて促します。しかし、プロセスの正確な経過を覚えている人はほとんどいません。さらに、ノイズが2つの現象によって同時に生成されることを知っている人はほとんどいません。
沸騰って何？
沸騰って何？明確な定義があります：「沸騰とは、液体全体で同時に起こる気化です。」プロセスを開始するには、次の条件を満たす必要があります。
- 気化センターの存在;
- 一定の入熱;
液体は沸点と呼ばれる特定の温度に達します。
沸騰したお湯に蒸気の泡ができるのはなぜですか？
気泡が出現し始める気化の中心は、小さな亀裂、油性の斑点、および固体粒子-ダスト粒子です。それらは少量の空気を閉じ込め、液体は沸騰し始めるまで空気を閉じ込めます。水には溶存ガス（酸素、窒素、二酸化炭素）も含まれています。ガス分子と水分子間の結合は弱く、加熱するとすぐに崩壊します。溶存ガスが放出されると、水圧によって最もエネルギー効率の良い球形になります。それは泡になります。
ガスの発生後、熱が液体分子を分離し始めます。蒸気が形成され、すでに形成された泡の中に放出されます。だから沸騰プロセスが始まります。
沸騰音の原因
沸騰の最初の兆候はケトルの底で観察できます-最高温度があり、最初の泡が現れるのはそこです。それぞれにガスと飽和蒸気が含まれています。気泡は小さいが、表面張力により保持されている。次に、蒸気を形成する急速に移動する水分子が気泡内に蓄積し、増加し始めます。剥離は、気泡を押すアルキメデスの力が気泡を保持する張力以上になるときに発生します。バブルが解放され、表面に急いで
剥離すると、液体が振動します。これらの振動は、沸騰音の最初の原因です。。受信した音の周波数を推定できます。泡が底から離れるのにかかる時間に反比例します。しかしながら、時間は分離によって引き起こされる振動の強さを特徴づけます。
計算により、平均分離時間は約0.01秒、つまり、音響周波数は約100 Hzであることがわかりました。やかんが沸騰しているときのノイズには他の理由があることを科学者が理解できるようにしたのはこれらのデータでした。結局のところ、音の実際の周波数が測定され、計算されたものよりも桁違いに大きいことがわかりました。
ノイズの二重の性質の発見は、スコットランドの科学者ジョセフブラックによって行われました。これは、18世紀にエジンバラ大学で働いていたときに起こりました。
お湯を沸かすときの主な騒音源
沸騰のプロセスを最初に調査し、追加のノイズの発生源を確立したのはジョセフブラックでした。彼は底と壁から出てくるすべての泡が表面に到達するわけではないことを発見しました。そして、沸騰プロセスの最初に、単一の気泡が表面に到達することはありません-それらは水柱に消えます。
現象は科学者に非常に興味を持ったので、彼は泡の消失の原因を見つけようとして、眠れない夜を数回過ごしました。研究は正しい結論を出すのに役立ちました。答えは簡単でした-温度差。それらの動きの初めに、泡は容器の最も熱い部分にあります。蒸気圧により、球形を維持できます。
お湯を沸かしたときの音の変化
上に移動すると、泡はより冷たい層に落ちます。蒸気が凝縮し始め、内部の圧力が低下します。ある時点で、彼はもはや自分の形を保持することができず、崩壊します。 沸騰中の気泡の形成、分離、崩壊の現象は「キャビテーション」と呼ばれていました。必要な計算が実行され、崩壊中の音響周波数が1000 Hzの値に近いことが示されました。データは実験的に測定されたパラメータに対応しています。液体が加熱されると、気泡が崩壊しなくなり、騒音レベルが変化します。音の周波数が著しく低下します。すぐに、すべての気泡が例外なく表面に到達します。ノイズが収まると、「うなる」音が発生します。
泡の誕生、分離、泡立ち、破裂は、何百万人もの人々が毎日目にする物理的な現象です。しかし、沸騰は最初に思われるよりも難しいです。気泡の剥離中のキャビテーションと流体振動の2つのプロセスを区別できます。どちらも独特の音を出しますが、一方の音響効果はもう一方の音響効果と簡単に区別できます。ノイズにより、ケトル内の水が希望の温度まで温まったときを簡単に判断できます。
