水聲的信息

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

“水是會(huì)說(shuō)話”的,聽聽水的聲音,可以判斷水的狀況。把滿滿的一瓶子水倒出來(lái),聽!水在噗噗作響。用墨水瓶、啤酒瓶、暖水瓶做這個(gè)實(shí)驗(yàn),它們發(fā)出的聲音是不同的。這是因?yàn)樗鞒鰜?lái)的時(shí)候,空氣要從瓶口擠進(jìn)去,那一個(gè)個(gè)氣泡鉆出水面時(shí)會(huì)因壓強(qiáng)變小而迅速膨脹,發(fā)生沖擊,水瓶就這樣“說(shuō)話”了。

把水壺坐在火爐上,當(dāng)水壺發(fā)出叫聲的時(shí)候,那水并沒有開。等水真正沸騰的時(shí)候,叫聲又不是那樣響了。“響水不開,開水不響。”水壺里的聲息為什么能報(bào)告壺里的情況呢?坐在火爐上的水壺,壺底的水最先熱起來(lái),于是那里就產(chǎn)生了氣泡。這些氣泡溫度很高,水的壓力不能把它們壓破,水的浮力卻讓它浮向水面。氣泡浮到了上邊的冷水層,就把熱量傳給了冷水,自己的溫度降了下來(lái)。氣泡溫度一降,里面的壓力也小了,抵擋不住水的壓力,就被壓破了。水的分子乘機(jī)沖入氣泡,發(fā)生了撞擊。氣泡浮上來(lái)的多了,這種撞擊聲就會(huì)大起來(lái),所以水壺發(fā)出叫聲的時(shí)候,它并沒有沸騰。水在大開的時(shí)刻,水中的氣泡大都鉆出水面沖向空氣,這時(shí)的聲響當(dāng)然就會(huì)變成嘩啦嘩啦的了。

人被燙著的時(shí)候會(huì)喊叫,水挨燙時(shí)也會(huì)“尖叫”呢:把幾滴冷水滴在燒紅了的爐蓋上,聽!它咝咝地尖叫了燒水做飯時(shí)我們常常會(huì)聽到這種聲音。

水當(dāng)然沒有知覺,它挨燙時(shí)“尖叫”是由于它在急速地變?yōu)槠。爐蓋或紅煤球的溫度很高,水滴到上邊馬上變成了水蒸氣。一滴水變?yōu)槠,體積大約要膨脹1000倍以上,這一脹就擾動(dòng)了周圍的空氣,發(fā)出了聲音。

提一壺冷水,向地面上倒一點(diǎn)。你聽到的是清脆的噼啪聲。提一壺開水,同樣向地面上倒一點(diǎn),你聽到的則是低沉的噗噗聲。

為什么冷水和開水倒在地上發(fā)出的聲調(diào)不同呢?有人解釋說(shuō),這是由于冷水里含的空氣多,而開水里幾乎沒有空氣了。當(dāng)冷水澆到地上的時(shí)候,水和水里的空氣同時(shí)跟地面撞擊,所以發(fā)出的聲音比較清脆。開水倒在地上,就只有水跟地面撞擊,所以發(fā)出的聲音比較低沉。

這種解釋是否確切,可以看看冷開水倒在地上會(huì)發(fā)出怎樣的聲音:把一壺煮開的水,每隔兩三分鐘向地下澆一次,同時(shí)注意聽它的聲音,你會(huì)發(fā)現(xiàn),隨著水溫的降低,音調(diào)由低轉(zhuǎn)高,由噗噗聲變成了噼啪聲。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)是已故的科普作家顧均正先生設(shè)計(jì)的。經(jīng)過他的研究,認(rèn)為開水的聲音是因?yàn)殚_水的溫度造成的。當(dāng)水溫在100℃左右時(shí),水的分子活動(dòng)能力大大增加了,分子之間的吸引力大為減少,這種沸騰的水,不但表面的水分子在快速蒸發(fā),而且內(nèi)部的水分子也會(huì)爭(zhēng)先恐后地跳出來(lái)變?yōu)槠,所以開水四周總是包圍著一層水汽。當(dāng)水倒到地面上時(shí),水汽首先墊在上面,開水和地面之間有了這一層絨毯似的氣墊,撞擊的聲調(diào)也就低沉多了。當(dāng)水溫遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)時(shí),液體內(nèi)部的分子不再汽化,水柱落地再?zèng)]有氣墊的緩沖作用,聲音也就變得清脆了。

我們可以用棉被和鋼球來(lái)驗(yàn)證顧先生的理論:從一定的高度向木床板落下一個(gè)鋼球,聽!那撞擊聲多么清脆。在床板上墊一床棉被,再讓鋼球(或其他重物)自由下落。聽!聲音發(fā)悶了。


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