生活科普:為什么說響水不開,開水不響?其中蘊(yùn)含著哪些科學(xué)道理?
來源:時空通訊
發(fā)布時間:2021-08-20
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喝開水已經(jīng)成為絕大多數(shù)中國人的習(xí)慣,因此燒水是一種很普遍的事情,幾乎人人都經(jīng)歷過。但在燒開水過程中,出現(xiàn)的響水不開,開水不響現(xiàn)象,這里面的道理就沒多少人呢深究了。

雖然如此,但許多時候人們喜歡把這種現(xiàn)象比喻一些社會現(xiàn)象,諷刺那些沒啥真本事還喜歡嚷嚷吹牛皮的人,是“響水不開,開水不響”。這個意思就是燒開的水不會響,會響的水就是沒燒開,你真有本事就不需要吹,沒本事胡吹只會令人反感。

那么真的開水不響,響水不開嗎?

其實(shí)用壺?zé)^開水的人稍微注意,都會發(fā)現(xiàn),剛開始燒水時,是不會響的,隨著水開始變熱,才會漸漸響起來,而且會越來越響,到了快開時響聲最大,隨著水接近沸騰了,才開始低下來,水開了,聲音就一下低了很多。但也不是完全不響,只是響聲小了許多而已。

用這種現(xiàn)象比喻人生,還真是有些形象。剛開始燒水,有點(diǎn)像人的成長過程,剛開始還在學(xué)習(xí)階段,沒什么本事,因此這個階段默默無聞,自己也不會過于去吹牛逼;到了學(xué)業(yè)初成,有點(diǎn)知識和本事了,有些人就開始夸夸其談了,而且隨著自己聲名提升,越來越忘乎所以;到了晚年,經(jīng)歷了人生的酸甜苦辣,隨著學(xué)識和社會閱歷的積累,反而覺得自己還有很多欠缺,還需要虛心學(xué)習(xí),雖然這個時候還會發(fā)聲,但已經(jīng)低調(diào)了很多。

由此看來燒水過程和人生過程,真的存在著響水不開,開水不響的現(xiàn)象。

那么,燒開水這種現(xiàn)象蘊(yùn)含著什么科學(xué)道理呢?

這種現(xiàn)象可以用兩種物理現(xiàn)象來解釋。

一種是熱脹冷縮現(xiàn)象。只要懂得一點(diǎn)物理常識的人都知道,熱脹冷縮是我們這個世界最普遍的現(xiàn)象,任何物體都會熱脹冷縮。這是因?yàn)槭軣釙r,物體內(nèi)的粒子(原子)運(yùn)動會隨著溫度上升,振動幅度加大,這樣粒子運(yùn)動就需要更多的空間,物體就會膨脹;溫度下降時,粒子振動幅度減小,物體就會收縮。

物體受熱膨脹,體積變大,因此密度就變小。對于氣態(tài)和液態(tài)的物體,密度越小就越往上浮,密度越大就越往下沉。水是液態(tài),因此隨著燒開水的過程,壺底水被加熱,密度變小而上升,上面的水冷,密度更大,因此就會下沉。

這樣在燒開水的過程中,水就會在壺中上下不斷對流,形成了一定響聲。不過,水與其他物質(zhì)有一個不同特性,就是4℃時密度最大,隨著溫度上升或降低,密度都會變小。

第二種就是溶解在水中的空氣(主要是氧氣、氮?dú)?、二氧化碳)等氣體,會隨著水被加熱,溶解度減小。如氧氣在水中溶解度1個大氣壓10℃下,1000毫升的水中可以溶解38毫升氧氣;而到了60攝氏度時,1000毫升水中的氧氣只有19.5毫升了。

這些溶解在水中的氧氣到哪里去了呢?就是隨著溫度升高,以氣泡的方

式溢出,揮發(fā)到空氣中了。

正是熱脹冷縮的對流現(xiàn)象和隨著溫度升高,水中氣體的排出現(xiàn)象,導(dǎo)致了燒水過程的響聲。

為什么響水不開?

溶解在水中的各種氣體,在燒水時壺底的水溫最開始升高,氣體在水中遇熱膨脹,就生出了許多泡泡,泡泡多了,但由于上面的水冷,阻止了泡泡的繼續(xù)膨脹,在水壓下這些泡泡沒有達(dá)到離開壺底的升力,就會壺的底部形成一層氣泡隔熱層,將壺底的熱度與上面的冷水隔開。

這樣會導(dǎo)致壺底迅速過熱,溫度超過100℃。在這樣的高溫下,氣泡就會突破上面冷水的束縛,膨脹變大,終于泡泡的張力無法抵御壺底加熱的膨脹,就會脹破;泡泡脹裂后留下的空間會被上面冷水迅速補(bǔ)充,這些冷水突然接觸到高于100℃過熱環(huán)境,就會發(fā)生瞬間的沸騰氣化現(xiàn)象,但很快會被上層冷水撲滅。

隨之,壺底又會在原來破裂的泡泡處長出新的泡泡。燒水的過程就是這樣循環(huán)往復(fù)著。

泡泡爆破聲和冷水補(bǔ)充壺底受熱沸騰氣化的呲呲聲,就混合成了水沒燒開時候的響聲。當(dāng)然我說的這些過程很長,其實(shí)在實(shí)際燒水中每一秒都有泡泡脹裂和冷水補(bǔ)充壺底,這樣就形成了上下對流現(xiàn)象,冷水不斷下沉,熱水不斷上升,一壺水就漸漸在對流中燒開了。

壺底的反應(yīng)到了水快燒開時最激烈,因此那時候聲音最響。

那么,為什么開水不響呢?

一是由于水開了,壺中水里含有的氣體極少了,膨脹溢出的氣體也極少了,且再也不積聚在壺底了,這種泡泡的爆裂聲就沒有了;二是壺底沒有了氣泡的隔離,也不會有冷水補(bǔ)充過熱壺底被氣化的呲呲聲了。這樣,水燒開后的響聲當(dāng)然就小了很多。

但沸騰的水并不是完全不響,只是響聲小了些而已。如果這時熱源沒有關(guān)閉,下層的水依然在受熱,而上層的水會迅速變冷,這樣熱脹冷縮的對流依然還會進(jìn)行,沒有了泡泡的阻隔,水一接觸壺底就變熱上升,因此對流還會加快。

而且,這時候水中剩余的氣體也還會溢出,只不過再也不會被冷水壓在壺底了,而是在壺底受熱迅速產(chǎn)生泡泡,就一直上升,隨著上升水壓的減小,泡泡越來越大,到了水面就破裂了。

這兩種機(jī)制導(dǎo)致水燒開了,也還會響,只是較大的呲呲聲變成了較低的噗噗聲而已。所以開水不響也有些過,只是響聲小了些而已。如果以比喻人生,啟發(fā)我們即便有真本事也還是要發(fā)聲,只是不要浮夸而已。有了真本事,說出來用出來才能對社會有益,否則有什么用呢?

所以生活中許多小事看起來很簡單,其中蘊(yùn)含的科學(xué)道理還不少呢。各位怎么看呢?歡迎討論,謝謝閱讀。


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