매일 전 세계 수억 개의 요리가 하루에 여러 번 물을 끓입니다. 누군가 학교 교과 과정을 즉시 기억하고 그의 기억에 이상한 단어 "캐비테이션"이 나타납니다.
"일부 거품이 터져서 소음이 들린다"는 잠재 의식은 도움이된다. 그러나 정확한 과정을 기억하는 사람은 거의 없습니다. 게다가, 두 가지 현상에 의해 동시에 소음이 발생한다는 것을 아는 사람은 거의 없습니다.
끓는 것은 무엇입니까?
끓는 것은 무엇입니까? 명확한 정의가 있습니다 : "비등은 전체 부피의 액체에서 동시에 일어나는 기화입니다." 프로세스를 시작하려면 다음 조건을 충족해야합니다.
- 증발 센터의 존재;
- 일정한 열 입력;
액체는 끓는점이라는 특정 온도에 도달합니다.
끓는 물에 왜 기포가 발생합니까?
기포가 발생하기 시작하는 기화의 중심은 작은 균열, 기름기 많은 부분 및 고체 입자-먼지 입자입니다. 그들은 소량의 공기를 포획하고 액체는 끓기 시작할 때까지 공기를 포획합니다. 물에는 산소, 질소, 이산화탄소와 같은 용해 된 가스가 들어 있습니다. 가스 분자와 물 분자 사이의 결합은 약하고 가열시 빠르게 붕괴됩니다. 용존 가스가 방출되면 물의 압력으로 인해 가장 에너지 효율적인 구형 모양이됩니다. 거품이 나옵니다.
가스의 진화 후, 열은 액체 분자를 분리하기 시작합니다.이미 형성된 기포 내부에서 방출되는 증기 형태. 끓는 과정이 시작됩니다.
끓는 소음의 원인
주전자의 바닥에서 끓는 첫 징후가 관찰 될 수 있습니다. 온도가 가장 높고 첫 번째 거품이 나타납니다. 그들 각각은 가스와 포화 증기를 포함합니다. 기포는 작지만 표면 장력에 의해 유지됩니다. 그런 다음 증기를 형성하는 빠르게 움직이는 물 분자가 기포 내부에 축적되어 자라기 시작합니다. 분리는 거품을 밀어 올리는 아르키메데스의 힘이 거품을 잡아주는 장력보다 커지는 순간에 발생합니다. 기포가 방출되어 표면으로 돌진
분리하면 유체가 진동합니다. 이러한 진동은 끓는 소음의 첫 번째 원인입니다.. 수신 된 사운드의 주파수를 추정 할 수 있습니다. 기포가 바닥에서 이탈하는 데 걸리는 시간에 반비례합니다. 그러나 시간은 분리로 인한 진동 강도를 나타냅니다.
계산 결과, 평균 분리 시간은 약 0.01 초이며, 이는 사운드 주파수가 약 100Hz임을 의미합니다. 이 데이터는 과학자들이 주전자를 끓일 때 소음에 대한 다른 이유가 있다는 것을 이해할 수있게했습니다. 결국, 소리의 실제 주파수가 측정되었고 계산 된 것보다 훨씬 큰 것으로 판명되었습니다.
소음의 이중 특성을 발견 한 것은 스코틀랜드 과학자 Joseph Black에 의해 이루어졌습니다. 이것은 18 세기에 에든버러 대학교에서 일하면서 일어났다.
물을 끓일 때 주요 소음원
끓는 과정을 먼저 조사하고 추가 소음의 원인을 정한 것은 조셉 블랙이었습니다. 그는 모든 거품이 바닥에서 떨어지고 벽이 표면에 닿는 것은 아니라는 것을 발견했습니다. 그리고 끓는 과정의 시작 부분에서 하나의 거품이 표면에 도달하지 않고 물 기둥으로 사라집니다.
이 현상은 과학자에게 관심을 가져 잠이 오지 않는 밤을 보내며 거품이 사라지는 원인을 찾으려고 노력했다. 연구는 올바른 결론을 내리는 데 도움이되었습니다. 대답은 간단했습니다-온도 차이. 운동이 시작될 때 기포는 용기의 가장 뜨거운 부분에 있습니다. 포화 증기압으로 인해 구형을 유지할 수 있습니다.
물을 끓일 때 소리 변화
위로 올라가면 기포가 더 차가운 층으로 떨어집니다. 증기가 응축하기 시작하고 내부 압력이 떨어집니다. 어떤 시점에서, 그는 더 이상 자신의 몸매를 유지하고 무너지지 않습니다. 끓는 동안 기포의 형성, 분리 및 붕괴 현상을 "캐비테이션"이라고합니다. 필요한 계산이 이루어졌으며, 이는 붕괴 중 소리의 주파수가 1000Hz의 값에 가깝다는 것을 보여주었습니다. 데이터는 실험적으로 측정 된 파라미터에 해당합니다. 유체가 가열되면 기포의 붕괴가 멈추고 소음 수준이 바뀝니다. 소리의 주파수가 현저하게 줄어 듭니다. 곧 예외없이 모든 거품이 표면에 도달합니다. 소음이 가라 앉으면 "거글"이 발생합니다.
기포의 탄생, 분리, 버블 링 및 파열은 매일 수백만 명의 사람들이 보는 물리적 현상입니다. 그러나 끓는 것은 처음에 보이는 것보다 어렵습니다.기포 분리 중 캐비테이션 및 유체 진동의 두 가지 프로세스를 구별 할 수 있습니다. 두 가지 모두 독특한 사운드를 생성하지만 하나의 음향 효과는 다른 소리와 구별하기 쉽습니다. 소음으로 인해 주전자의 물이 원하는 온도로 가열되는시기를 쉽게 확인할 수 있습니다.