Почему чайник начинает шуметь прямо перед закипанием воды

Впервые задались вопросом еще три столетия назад. |Фото: folkextreme.ru.

Это прозвучит странно, но природой появления шума при закипании воды люди заинтересовались еще в XVIII веке. Первым в данной проблеме разобрался шотландский химик и физик Джозеф Блэк, проводивший эксперименты с кипящими жидкостями. Уже тогда Блэк понял, что природа шума при кипении воды носит двойственный характер и прямо связана со рвущимися на поверхность пузырьками. В XIX и XX веке исследования Блэка были подтверждены и продолжены другими исследователями. Итак, в чем же дело?

Почему вода шумит, когда кипит? |Фото: kulinarenok.ru.

Дело действительно в пузырьках, однако причина не так проста, как может показаться обывателю поначалу. Прежде всего следует уяснить, откуда в воде (жидкости) вообще берутся пузырьки. Дело в том, что вода в реальности отнюдь не так чиста, как на бумаге в виде химической формулы. В ней есть многочисленные примеси, в том числе растворенные в воде газы: азот, кислород, углекислый газ. В воде содержатся жиры, кислоты, эфиры и многое другое. При этом связи между молекулами воды очень хрупкие, а потому легко и быстро рушатся при нагревании. Высокая температура заставляет молекулы двигаться активнее, в результате чего происходит формирование пузырьков: молекулы воды начинают «выдавливать» все лишнее. В итоге по законам физики посторонний газ под давлением быстро движущихся молекул воды стремится собраться в наиболее оптимальную форму – шар. А так как газ оказывается легче воды, то рано или поздно он преодолевает ее давление и начинает вырываться наружу. И здесь начинается самое интересное.

Все дело в движении молекул. |Фото: 100kursov.com.

Частота звука при активном кипении воды превышает показатель в 1 000 Герц. Примерно 100 Гц дает вибрация, которую создает момент отрыва воздушного пузырька от дна или стенки сосуда, в котором кипит жидкость. Еще 50-1200 Гц шума в зависимости от активности процесса кипения создает так называемая «кавитация» - процесс схлопывания пузырьков, который происходит или прямо в воде, или в момент окончательного прорыва газов из жидкости на поверхность. С последним все более или менее должно быть понятно.

Причин у шума несколько. ¦Фото: yaustal.com.

Что касается схлопывания пузырьков еще в жидкости, то происходит это из-за недостаточной степени нагрева жидкости. Когда вода кипит в чайнике или кастрюле, то самая высокая температура будет предсказуемым образом у дна. Именно там молекулы воды движутся активнее всего, что и приводит к образованию пузырьков, как было описано выше. Однако, при попытке прорваться наружу газ сталкивается с тем, что еще не вся вода хорошо прогрелась. Там, где температура жидкости ниже, молекулы движутся не так активно, а значит давление воды получается выше, что в итоге приводит к разрушению пузырьков и шуму.

Вот интересное видео с нашего канала:



Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать про 10 популярных интернетных лайфхаков, которые на деле оказались пустышкой.