Почему чайник шумит – Почему шумит чайник, поставленный на огонь? Физика на кухне | Обучение

Содержание

Почему шумит чайник, поставленный на огонь? Физика на кухне | Обучение

Так что физику побаиваются и уважают. Уважали раньше, уважают и сейчас. Но, как говорилось в одном старом анекдоте, «не за это мы любим Петра Ильича Чайковского». Вот и в физику влюбляются не за то, что с ее помощью были приготовлены самые убийственные (и, как оказалось, самоубийственные тоже) виды оружия. В науку эту влюбляются потому, что она просто и ясно может ответить на самые разнообразные вопросы. В том числе и на вопросы «детские», один из которых сформулирован в заглавии.

К слову сказать, именно ответы на такие, незамысловатые с виду, вопросы отыскать, как правило, совсем не просто.

Нет, не за это мы любим физику и физиков!
Фото: Depositphotos

Итак, чайник, только поставленный на огонь, начинает громко шуметь. Кстати, с электрическим чайником происходит то же самое: шумит. Значит, не в том дело, что чайник поставлен на огонь. Дело в том, что вода в нем нагревается.

А вот после того, как вода, наконец, закипает, характерный шум прекращается. То есть шум имеет место быть, но изменяется характер этого шума. Мы слышим бурление воды, мы слышим, как свистит пар, вырывающийся из носика чайника. Эти шумы объяснить может и первоклассник. А вот что производит шум в самом начале нагрева воды? Ответим на этот первоклассный вопрос.

Вода — плохой проводник тепла, это известный факт из области законов физики. Вода в чайнике нагревается быстро только за счет перемешивания, или, по-научному говоря, конвекции. Поэтому в невесомости, без перемешивания, чайник бы нагревался очень долго. Фото: Depositphotos

Но когда нагревание только начинается, конвекция в чайнике еще не установилась. Поэтому слой воды, который находится рядом с нагревающей поверхностью (то ли у днища чайника, то ли около нагревательного элемента), очень быстро нагреется до температуры кипения. А те слои воды, которые располагаются от нагревателя подальше, все еще будут достаточно холодными. Вследствие этого в придонном слое, уже нагревшемся до кипения, образуются пузырьки пара.

Пузырьки эти легче воды, они отрываются от дна и поднимаются в верхние слои, гораздо более холодные. В холодном слое пар, находящийся в пузырьке, охлаждается, и происходит его конденсация, он обратно превращается в воду. Внутри пузырька образуется вакуум. Под давлением окружающей жидкости пузырек «схлопывается». При схлопывании пузырька производится характерный звук.

Множество хлопков «умирающих» пузырьков и производит тот самый шум, который мы слышим в начале закипания чайника.

Схлопывание пузырьков воздуха в жидкости называется кавитацией.

Кавитация встречается не только при нагревании воды в чайнике. Пузырьки образуются также на поверхностях, быстро движущихся в жидком потоке. При определенном значении скорости вязкой жидкости в ней образуются пустоты. А если в жидкости растворен воздух, то этот воздух испарится внутрь образовавшейся пустоты.

Так вокруг вращающегося в воде винта корабля образуется шлейф из воздушных пузырьков. Эти пузырьки либо отрываются от шлейфа и всплывают, либо лопаются, когда винт настигает их. Причем схлопывание этих пузырьков происходит на поверхности винта и приводит не только к характерному звуку (который хорошо прослушивается с помощью эхолотов), но и наносит по поверхности довольно сильный удар.

Серия этих ударов приводит к разрушению поверхности винта. Первоначально гладкая поверхность становится «изъеденной» и требует ремонта. На правильно рассчитанной поверхности винта пузырьков образуется меньше. В результате гребной винт меньше разрушается и меньше шумит. Материал, из которого изготовлен гребной винт корабля и его форма (а еще лучше, алгоритм расчета этой формы) — это то, над чем настойчиво работают кораблестроители, и одновременно то, за чем охотятся промышленные и военные шпионы.

Следы кавитации на гребном винте
Фото: Источник

Кавитация не только вредна, но и приносит пользу. Она используется, например, для очистки поверхностей. Источник ультразвука погружают в жидкость, в результате чего на очищаемой поверхности массово образуются и лопаются пузырьки. Серия микровзрывов — и поверхность идеально чиста.

Кавитация находит применение в медицине. Жира растоворение без всякого мучения
Фото: Источник

Человеческое тело не менее чем на 70% состоит из воды. Значит, кавитация возможна и здесь. Если правильно настроить источник ультразвука, то кавитационный эффект можно сфокусировать на человеческих органах и, например, разрушить камни в различных органах без сложных операций. Или производить растворение жира. Эффективное похудение — мечта многих женщин.

Эффективная коррекция фигуры с помощью кавитационных технологий

Фото: Источник

Однако мы далеко в сторону ушли от закипающего чайника. Увлекательная наука физика, но давайте не слишком увлекаться.

Движение пузырьков с паром от дна чайника к поверхности воды инициирует конвекцию. В чайнике начинается перемещение вверх горячей, а значит, более легкой, воды. Соответственно, вода холодная опускается вниз, для нагревания. Начинается круговорот воды. Благодаря ему происходит интенсивное перемешивание, и вода очень быстро нагревается.

Всего за несколько минут все содержимое чайника достигает температуры кипения. Пузырьки пара по-прежнему всплывают на поверхность, но уже не схлопываются там, а просто лопаются. При этом «мелодия» чайника становится совсем другой. Все слышат, что он кипит. Значит, урок прикладной физики закончен, пора идти пить чай.

shkolazhizni.ru

Почему шумит электрочайник? — EcommerceMarket.ru

Многие пользователи сравнивают электрочайник с ракетой, которая готовится к взлету. После включения на кухне раздается такой рев, что порой сложно поверить, что издается он от маленького прибора. Характерен ли подобный шум для электрочайника? Или пора бить тревогу и менять его на новый? Чтобы ответить на этот вопрос разбираемся, почему шумит электрочайник.

Чистая физика или поломка?

Сразу вас успокоим легкий шум электрочайника – это нормальное явление. Так и должно быть. Во время закипания в чайнике образуются пузырьки. Поскольку подогрев идет снизу, то они выталкиваются наверх, сталкиваются с холодной поверхностью и лопаются. Бурление этих пузырьков, мы и воспринимаем за шум. Если сила шума зависит от температуры нагрева воды, то все в порядке. Ваш электрочайник исправен.

Устроить проверку технике стоит, если помимо шума вы слышите треск прибора. В таком случае надо попробовать покрутить его на подставке. Если звуки уйдут, то можно продолжать им пользоваться. Скорее всего, причина в накипи, которая образовалась вокруг прибора. Нужно просто почистить электрочайник лимонной кислотой. В результате снизится шум и пропадет треск.

Если прокручивание нового прибора на подставке приведет не к снижению неприятных звуков, а к его выключению, то такой чайник следует заменить.

Как снизить шум от электрочайников?

Много жалоб на чайники поступает от родителей маленьких детей. Во время дневного сна они боятся включить прибор, чтобы он ненароком не разбудил ребенка. Для тех, кто страдает от шумных электрочайников, мы собрали несколько действенных способов:

1. Каждый раз заливайте в устройство свежую воду. Повторное кипячение приводит к сильному шуму.

2. Используйте для нагрева воды спиральный чайник. Он гораздо тише работает, чем дисковый. Последний гудит из-за того, что сразу большая поверхность начинает нагреваться.

3. Выбирайте бесшумную модель. Есть электрочайники, которые снабжены специальной деталью. В ее задачу входит поглощение звука. Подобные модели можно найти у производителя Борк. Правда, будьте готовы, что по окончании работы раздастся негромкий звонок.

Получается, что к шуму электрочайника причастны законы природы. Если не хотите усиливать эти звуки, то просто правильно ухаживайте за устройством.

ecommercemarket.ru

Почему чайник шумит перед закипанием?

Ежедневно на сотнях миллионов кухонь по всему миру несколько раз в сутки кипит вода. И каждый человек хоть раз в жизни задавался вопросом: «почему перед закипанием возникает шум?». Кто-то сразу вспоминает школьную программу и в памяти всплывает необычное слово «кавитация».

«Какие-то пузырьки лопаются – поэтому и шум», – услужливо подсказывает подсознание. Но точный ход процесса мало кто помнит. И, тем более, мало кто знает, что шум создают одновременно два явления.

Что такое кипение?

Что такое кипение? Есть четкое определение: «Кипение – парообразование, которое происходит одновременно во всем объеме жидкости». Для запуска процесса обязательно соблюдение следующих условий:

Наличие центров парообразования;
Постоянный подвод тепла;

Достижение жидкостью определенной температуры, называемой температурой кипения.

Почему в кипящей воде образуются пузырьки пара?

Центры парообразования, вокруг которых начинают появляться пузырьки – это мелкие трещинки, жирные пятна, твёрдые частицы – пылинки. Они задерживают небольшие объемы воздуха, а жидкость запирает воздух до начала кипения. Также в воде содержатся растворенные газы: кислород, азот, углекислый газ. Связи между молекулами газа и молекулами воды слабые и при нагревании быстро рушатся. Когда растворенный газ высвобождается, то давление воды заставляет его принять наиболее энергоэффективную – сферическую форму. Получаются пузырьки.

После выделения газа, высокая температура приступает к разделению молекул жидкости. Образовывается пар, который выделяется внутрь уже сформированных пузырьков. Так начинается процесс кипения.

Причины шума при закипании

Первые признаки кипения можно наблюдать у дна чайника – там наибольшая температура, именно там появляются первые пузырьки. Каждый из них содержит газ и насыщенный пар. Пока пузырек маленький, он удерживается силами поверхностного натяжения. Затем быстро движущиеся молекулы воды, которые образуют пар, накапливаются внутри пузырька и он начинает увеличиваться. Отрыв происходит в тот момент, когда сила Архимеда, выталкивающая пузырек, становится больше сил натяжения, удерживающих его. Пузырек освобождается и устремляется к поверхности

Отрыв вызывает колебания жидкости. Именно эти колебания являются первой причиной шума при кипении. Можно оценить частоту получаемого звука. Она обратно пропорциональна времени, которое требуется пузырьку, чтобы оторваться от дна. Время же характеризует силу колебания, вызываемого отрывом.

Расчёты показали, что среднее время отрыва порядка 0,01 секунды, а значит частота звука около 100 Гц. Именно эти данные позволили ученым понять, что существует какая-то ещё причина шума при кипении чайника. Ведь реальная частота звука была измерена и оказалась на порядок больше рассчитанной.

Открытие двойственной природы шума было сделано шотландским ученым Джозефом Блэком. Это произошло в 18 веке, во время его работы в университете Эдинбурга.

Основной источник шума при закипании воды

Именно Джозеф Блэк первым исследовал процесс кипения и установил источник дополнительного шума. Он обнаружил, что не все пузырьки отрываясь от дна и стенок достигают поверхности. А в самом начале процесса закипания ни один пузырек не достигает поверхности – они пропадают в толще воды.

Явление так заинтересовало ученого, что он провел несколько бессонных ночей, пытаясь обнаружить причину исчезновения пузырьков. Исследования помогли сделать правильный вывод. Ответ оказался прост – разница температур. В начале своего движения пузырьки находятся в самой горячей части сосуда. Давление насыщенных паров позволяет им сохранять сферическую форму.

Изменение звука при кипячении воды

При движении вверх, пузырьки попадают в более холодные слои. Пар начинает конденсироваться, давление внутри падает. В какой-то момент он больше не может удерживать форму и схлопывается. Явление образования, отрыва и схлопывания пузырьков во время кипения назвали «кавитация». Были проведены необходимые расчёты, которые показали – частота звука при схлопывании близка к значению 1000 Гц. Данные соответствуют экспериментально измеренным параметрам. По мере нагрева жидкости, пузырьки перестают схлопываться и уровень шума меняется. Частота звука заметно понижается. Вскоре, уже все без исключения пузырьки достигают поверхности. Шум стихает, возникает «бульканье».

Рождение, отрыв, всплытие и лопанье пузырьков – физическое явление, которое каждый день видят миллионы людей. Но кипение сложнее, чем кажется поначалу. Можно выделить два процесса: кавитацию и колебание жидкости во время отрыва пузырька. Характерный звук вызывают оба, но акустический эффект одного легко отличить от другого. По шуму можно без труда определить, когда вода в чайнике нагрелась до нужной температуры.

labuda.blog

Почему сильно шумит электрочайник при работе, что делать, или так и должно быть?

Это может быть обычная физика и если шум не сильный, то электрочайник в порядке, то есть исправен.

Нагревательный элемент электрочайника находится снизу, то есть вода начинает кипеть снизу, образуются пузырьки (пузырьки содержат воздух и насыщенный пар), вода «бурлит» и нагревается послойно (снизу).

Пузырьки лопаются (при столкновении со слоем холодной воды) и электрочайник шумит, или вот это бурление воды

воспринимается как шум.

Тут ни чего делать не надо, это «физика» так и должно быть, если шум сильно беспокоит, то есть в продаже почти бесшумные электрочайники.

Или купите электрочайник со спиральным нагревательным элементом, они более бесшумные в отличие от электрочайников с дисковым нагревательным элементом.

Не стоит постоянно наливать в электрочайник холодную воду и сливать уже кипячёную, повторное кипячение холодной воды приводит к шумной работе электрочайника.

Причиной шума может быть и накипь, вода проникает в толщу накипи и превращается в пар, то есть парообразование происходит в самой накипи, отсюда и шум (поток пара под большим давлением) при работе электрочайника.

Электрочайник надо почистить от накипи, можно приобрести специальное средство от накипи заводского изготовления, можно обычной лимонной кислотой.

Количество лимонной кислоты зависит от объёма электрочайника.

Наливаете воду в чайник, засыпаете лимонную кислоту.

Далее доводим воду до кипения.

Я обычно на ночь оставляю чайник с кислотой и водой.

Утром сливая воду, наливаю свежую и опять кипячу и так 2 раза.

После чистки чайника от накипи шум может снизиться и значительно, вода будет нагреваться равномерно.

Ещё электрочайник может шуметь, если его подставка находится не на ровной и жёсткой (устойчивой) поверхности.

Пробуйте установить электрочайник в другом месте, лучший вариант, это стол с устойчивыми ножками.

Из личного опыта могу добавить, купил электрочайник со стеклянным корпусом (стекло толстое), он тоже шумит при закипании воды, но гораздо меньше, чем мой старый электрочайник с пластиковым корпусом.

www.remotvet.ru

Почему шумит чайник? : Включи настроение

Утро – это в первую очередь завтрак. А какой же завтрак без чашечки чая, не правда ли? Пока чайник нагревается, мы расскажем вам о том, почему же, закипая, он издаёт такой характерный булькающий звук. Причина шума кроется не в устройстве самого чайника и даже не в электронике. Ведь вода, которая кипит и булькает в кастрюле, звучит примерно так же.

НАУКА О ЧАЙНИКАХ

Медленный выброс пузырьков начинается сразу после того, как мы включаем чайник или ставим его на огонь. Постепенно этот процесс ускоряется. Пузыри пара формируются во всём объёме кипящей воды и увеличиваются по мере подъёма на поверхность.Так как вода – плохой проводник тепла, пузырьков добравшихся до верха ждёт более холодный слой, в котором они схлопываются, издавая характерный звук. И водяной пар выходит в атмосферу.

Процесс схлопывания пузырьков воздуха в жидкости по-научному называется кавитацией. Она и создаёт тот самый шум, который мы слышим в момент закипания чайника. Но процесс кавитации происходит не только тогда, когда вода нагревается.

КАВИТАЦИЯ

Кавитацию успешно применяют в медицине и промышленности – например, для очистки различных поверхностей. Источник ультразвука погружают в жидкость, в результате чего в ней массово образуются и лопаются пузырьки. Серия таких микровзрывов удаляет грязь. Так как человеческое тело на 70% состоит из жидкости, кавитация возможна и здесь. Она возникает в тканях при прохождении через них ультразвука низкой частоты. Сегодня удалить камни из почек или избавиться от лишнего веса можно безоперационным путём именно благодаря кавитации.

Еще один немаловажный процесс – это конвекция, то есть перемешивание холодных и горячих слоёв жидкости. Конвекция – один из главных факторов, способствующих тому, что чайник закипает быстро.

КОНВЕКЦИЯ

Конвекция – это движение молекул в противоположном направлении. Если в холодной комнате включить батарею, тёплый воздух поднимется к потолку, а холодный, наоборот, опустится к полу. Это пример естественной конвекции. Похожий процесс происходит и в недрах Земли. В ходе неравномерного нагревания мантии и горных пород образуются так называемые конвективные потоки, из-за которых двигаются литосферные плиты.

Когда вода закипает, чайник меняет мотив. Он звучит мягче, потому что пузырьки пара, хоть и всплывают по-прежнему, но уже не схлопываются, а расширяются ещё больше, поэтому мы видим такое сильное бурление.

nastroenie.tv