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为什么响水不开,开水不响?这说法里蕴含着哪些科学道理?

开水已经成为绝大多数中国人的习惯,因此烧水是一种很普遍的事情,几乎人人都经历过。但在烧开水过程中,出现的响水不开,开水不响现象,这里面的道理就没多少人呢深究了。

虽然如此,但许多时候人们喜欢把这种现象比喻一些社会现象,讽刺那些没啥真本事还喜欢嚷嚷吹牛皮的人,是“响水不开,开水不响”。这个意思就是烧开的水不会响,会响的水就是没烧开,你真有本事就不需要吹,没本事胡吹只会令人反感。

那么真的开水不响,响水不开吗?

其实用壶烧过开水的人稍微注意,都会发现,刚开始烧水时,是不会响的,随着水开始变热,才会渐渐响起来,而且会越来越响,到了快开时响声最大,随着水接近沸腾了,才开始低下来,水开了,声音就一下低了很多。但也不是完全不响,只是响声小了许多而已。

用这种现象比喻人生,还真是有些形象。刚开始烧水,有点像人的成长过程,刚开始还在学习阶段,没什么本事,因此这个阶段默默无闻,自己也不会过于去吹牛逼;到了学业初成,有点知识和本事了,有些人就开始夸夸其谈了,而且随着自己声名提升,越来越忘乎所以;到了晚年,经历了人生的酸甜苦辣,随着学识和社会阅历的积累,反而觉得自己还有很多欠缺,还需要虚心学习,虽然这个时候还会发声,但已经低调了很多。

由此看来烧水过程和人生过程,真的存在着响水不开,开水不响的现象。

那么,烧开水这种现象蕴含着什么科学道理呢?

这种现象可以用两种物理现象来解释。

一种是热胀冷缩现象。只要懂得一点物理常识的人都知道,热胀冷缩是我们这个世界最普遍的现象,任何物体都会热胀冷缩。这是因为受热时,物体内的粒子(原子)运动会随着温度上升,振动幅度加大,这样粒子运动就需要更多的空间,物体就会膨胀;温度下降时,粒子振动幅度减小,物体就会收缩。

物体受热膨胀,体积变大,因此密度就变小。对于气态和液态的物体,密度越小就越往上浮,密度越大就越往下沉。水是液态,因此随着烧开水的过程,壶底水被加热,密度变小而上升,上面的水冷,密度更大,因此就会下沉。

这样在烧开水的过程中,水就会在壶中上下不断对流,形成了一定响声。不过,水与其他物质有一个不同特性,就是4℃时密度最大,随着温度上升或降低,密度都会变小。

第二种就是溶解在水中的空气(主要是氧气、氮气、二氧化碳)等气体,会随着水被加热,溶解度减小。如氧气在水中溶解度1个大气压10℃下,1000毫升的水中可以溶解38毫升氧气;而到了60摄氏度时,1000毫升水中的氧气只有19.5毫升了。

这些溶解在水中的氧气到哪里去了呢?就是随着温度升高,以气泡的方

式溢出,挥发到空气中了。

正是热胀冷缩的对流现象和随着温度升高,水中气体的排出现象,导致了烧水过程的响声。

为什么响水不开?

溶解在水中的各种气体,在烧水时壶底的水温最开始升高,气体在水中遇热膨胀,就生出了许多泡泡,泡泡多了,但由于上面的水冷,阻止了泡泡的继续膨胀,在水压下这些泡泡没有达到离开壶底的升力,就会壶的底部形成一层气泡隔热层,将壶底的热度与上面的冷水隔开。

这样会导致壶底迅速过热,温度超过100℃。在这样的高温下,气泡就会突破上面冷水的束缚,膨胀变大,终于泡泡的张力无法抵御壶底加热的膨胀,就会胀破;泡泡胀裂后留下的空间会被上面冷水迅速补充,这些冷水突然接触到高于100℃过热环境,就会发生瞬间的沸腾气化现象,但很快会被上层冷水扑灭。

随之,壶底又会在原来破裂的泡泡处长出新的泡泡。烧水的过程就是这样循环往复着。

泡泡爆破声和冷水补充壶底受热沸腾气化的呲呲声,就混合成了水没烧开时候的响声。当然我说的这些过程很长,其实在实际烧水中每一秒都有泡泡胀裂和冷水补充壶底,这样就形成了上下对流现象,冷水不断下沉,热水不断上升,一壶水就渐渐在对流中烧开了。

壶底的反应到了水快烧开时最激烈,因此那时候声音最响。

那么,为什么开水不响呢?

一是由于水开了,壶中水里含有的气体极少了,膨胀溢出的气体也极少了,且再也不积聚在壶底了,这种泡泡的爆裂声就没有了;二是壶底没有了气泡的隔离,也不会有冷水补充过热壶底被气化的呲呲声了。这样,水烧开后的响声当然就小了很多。

但沸腾的水并不是完全不响,只是响声小了些而已。如果这时热源没有关闭,下层的水依然在受热,而上层的水会迅速变冷,这样热胀冷缩的对流依然还会进行,没有了泡泡的阻隔,水一接触壶底就变热上升,因此对流还会加快。

而且,这时候水中剩余的气体也还会溢出,只不过再也不会被冷水压在壶底了,而是在壶底受热迅速产生泡泡,就一直上升,随着上升水压的减小,泡泡越来越大,到了水面就破裂了。

这两种机制导致水烧开了,也还会响,只是较大的呲呲声变成了较低的噗噗声而已。所以开水不响也有些过,只是响声小了些而已。如果以比喻人生,启发我们即便有真本事也还是要发声,只是不要浮夸而已。有了真本事,说出来用出来才能对社会有益,否则有什么用呢?

所以生活中许多小事看起来很简单,其中蕴含的科学道理还不少呢。各位怎么看呢?欢迎讨论,谢谢阅读。

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