Один из самых часто используемых предметов в быту - чайник, по крайней мере, у меня. Многие люди ставят кипятить в нем воду по несколько раз в день, но мало кто задается вопросом, почему вода шумит громче всего ДО того, как она закипит, а после закипания становится гораздо тише. Это одно из тех явлений, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, но почти не обращаем на него внимания.

Ответ на этот вопрос сложнее, чем может показаться, ведь все происходит в несколько этапов:

Почему вода громче всего «шумит» ДО того, как закипеть, а после — становится гораздо тише

Всем известно, что при достижении точки кипения (100 ℃) молекулы воды получают настолько большое количество энергии, что освобождаются от молекулярных связей, которые удерживают их вместе в жидкой форме и вода превращается в пар.

1. При закипании воды на дне чайника в самой горячей его части (температура нагревательного элемента превышает 100 градусов по Цельсию), образуются тысячи маленьких пузырьков воздуха, при этом каждый из них производит звук с частотой 100 Гц.

2. После дальнейшего нагревания пузырьки начинают отрываться от дна и подниматься к поверхности. Когда они проходят через намного более холодные слои воды, расположенные выше, то остывают и разрушаются. Такое «схлопывание» пузырьков газа создает приличные по силе ударные волны (эффект чем-то похож на гидравлический удар в трубах) и производит звук с частотой около 1 кГц, а сам процесс их образования именуется «кавитацией».

Кавитация — процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости, в которой возникает.

Это весьма шумный, а иногда разрушительный процесс: например, кавитация приводит к эрозионному разрушению лопастей гребных винтов. Вот еще пример кавитации:

Почему вода громче всего «шумит» ДО того, как закипеть, а после — становится гораздо тише

Так, пора вернуться к нашему чайнику... Почему шум воды усиливается до момента закипания, а потом становится гораздо тише?

Коллапсирующие пузырьки пара к тому же перемешивают жидкость, высвобождая еще более мелкие пузырьки паров воды и растворенного в ней воздуха. Эти дополнительно образующиеся микропузырьки также создают звук, но уже с частотой примерно 35–60 кГц.

3, Наконец, когда верхние слои воды разогреются до температуры близкой с 100 ℃, пузырьки, которые образовались на дне поднимаются все ближе и ближе к поверхности. Поэтому шум начинает нарастать из-за большего количества образующихся пузырьков. А когда вся вода в чайнике достигнет точки кипения, то пузырьки пара уже поднимаются на поверхность и лопаются там, звук при этом намного более мягкий. Таким образом, вода перестает громко «шуметь» после того как закипит.

Почему вода громче всего «шумит» ДО того, как закипеть, а после — становится гораздо тише

У кого-то может возникнуть вопрос, почему вода не шумит перед тем как закипеть, если ее разогревать в микроволновке? Виновником этого является сам принцип нагревания в СВЧ-печи. Благодаря микроволнам разогрев происходит практически равномерно и между разными слоями воды нет такой разницы в температуре, из-за которой пузырьки газа схлопываются, так и не достигнув поверхности.