为什么“响水不开,开水不响”

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　　烧开水是人们几乎天天要做的事情。这件事情看似简单，但如果你留心观察，就会发现许多有趣的现象。如：从容器底和容器壁上会产生许多小气泡；在水沸腾以前，气泡在上升过程中逐渐变小；在水沸腾时，气泡在上升过程中逐渐变大；将要沸腾前发出的呼声较大，而沸腾时响声则较小。现象之中隐藏着本质，下面我们一起来透过现象揭示本质吧。
　　对水加热一会儿，就会有气泡从容器底部产生，那么这些气泡是从哪里来的呢？原来这些气泡是溶解在水中的空气析出而产生的。对我们肉眼而言，水面非常平静，但如果放大100万倍，我们就会看到一幅生机勃勃的景象：一些能量较大的水分子会跃出水面跑到空气中，这就是水的蒸发；空气中的一些氧气分子、氮气分子等会冲到水中去，进入水的空气分子在水里向各个方向扩散，就是气体在水中的溶解。
　　空气在水中的溶解除了跟液体的种类和液面上方的气压有关外，还跟液体的温度有关，温度越高，溶解度越小。在常温下，溶解在水中的气泡非常小，肉眼看不到。加热后，随着温度的升高，特别是与火焰接触的容器底部，附着的空气泡受热膨胀，体积增大到一定程度时，肉眼就能看到了。随着温度升高，气泡周围的水也向气泡内蒸发，使得气泡内的压强大于气泡外的压强，促使气体体积进一步增大，当气泡受到的浮力大于与器壁的附着力时，气泡就脱离容器底上升了。
　　仔细观察你会发现，在开始阶段，气泡从容器底上升过程中，气泡逐渐变小，以至于没到水面就消失了。这是为什么呢？这是因为有两个郊果相反的物理过程存在：一方面是气泡越往上升，气泡所在处的深度越小，水加在气泡上的压强越小，这样气泡有进一步膨胀的趋势；另一方面，在水沸腾前，容器内的水温度分布不均匀，上层温度要低于下层温度。因此，气泡越往上升，温度越低，使气泡体积越来越小。在水沸腾前，后一个因素占优势，所以气泡在上升过程中，体积越来越小，直到消失。
　　如果继续加热，容器内的水经过充分对流后，各个部分水的温度基本相同，这时气泡在上升过程中，不会出现温度降低而导致水蒸气的液化现象。而气泡受到四周水的压强则在不断减小，所以其体积不断增大，气泡向上运动的加速度越来越大，最后冲出水面并破裂。此时，水沸腾了。
　　在烧水的时候，人们发现在水将要烧开前的一段时间，发出的声音比较响亮，而当水真正沸腾了以后声音却低了许多，这就是俗话说的“响水不开，开水不响”。为什么会出现这种现象呢？原来在水没烧开之前，容器内水的温度分布不均匀，下层水的温度高于上层水的温度，这样下层水的密度必然小于上层水的密度。密度大的下降，密度小的上升，容器中的水发生剧烈的对流。而流动的水之间以及水与气泡之间存在着摩擦，这种摩擦使气泡和水都要发生振动，并且带动容器振动，使振动得到了加强，这样就听到了比较大的响声。水沸腾后，容器中的水温分布均匀，都等于沸点，此时水便不再发生对流，只是气泡还在不断产生和加速上升，虽然气泡与周边的水仍要发生摩擦，但气体与液体的摩擦较小，所以产生的声音较小。

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