물이 끓을 때 핵 생성, 캐비테이션 및 표면 팝핑의 세 가지 주요 소리가 있습니다. 거품의 파열은 캐비테이션이라고하며 그 과정에서 가장 큰 단계입니다.
요리는 요리의 필수 부분이기 때문에 항상 물이 끓는 것과 관련이 있습니다. 물을 용기에 넣고 스토브에 보관하고 덮고 (열 에너지의 최대 활용을 위해) 덮으십시오. 그러나 물이 소음을 내기 시작하고 덮개가 떨리기 시작하면 물이 성공적으로 끓었다는 것을 알고 있습니다! 그런 다음 끓인 물을 가져다가 레시피에 필요한 모든 것을 수행합니다… 그러나 기다리십시오! 물이 끓기 직전에 왜 가장 큰지 궁금한 적이 있습니까?
끓는 물
끓는 동안 물을 면밀히 관찰하면 끓기 시작하면 소음이 거의 없거나 전혀 없지만 가열이 계속되고 온도가 계속 증가함에 따라 소음이 더욱 눈에 띄게됩니다. 온도 상승과 함께 계속 커지고 있습니다. 끓는 순간에 가장 많은 소음이 들립니다.
유리 냄비에 끓는 물. 크레딧 :Roman Sigaev/Fotolia
물의 끓는점은 100oC임을 알고있을 것입니다. 비등점에 도달하면 물이 눈에 띄게 더 교활하지만 소리가 정복되었습니다. 이것은 많은 괴짜들 (우리와 같은)을 남겼고 연구자들은이 이상한 현상에 당황했습니다.
이 소음을 연구하려는 동기
이 현상에 대해 궁금한 적이 없다면,이 배후의 과학에 더 중대한 영향을 미친다는 것을 알아야합니다. 우리가 그것을 이해한다면, 과학자와 엔지니어들은 잠재적으로 물을 끓일 때뿐만 아니라 휘파람 소리를 분리하고 멈추는 시스템을 개발할 수있을뿐만 아니라, 때로는 자동차에서 나오는 짜증나는 휘파람을 최소화하거나 무효화 할 수 있습니다.
캠브리지 대학교 (University of Cambridge)의 연구원 인 로스 헨리 우드 (Ross Henrywood)는 소음이 어디에서 왔는지 알고 그 원인을 이해하면 휘파람 소리에서 벗어날 수 있도록 시스템을 다시 엔지니어링 할 수 있다고 주장합니다.
수십 년 동안 과학자들은 끓기 직전에 뜨거운 물에서 나오는 휘파람 소리 뒤에 과학을 해독하려고 노력해 왔습니다. 이것은 그의 책 Sound 이론에서 John William Strut의 관찰에서 분명합니다. 그곳에서 그는“진동이 흥분되는 방식과 관련하여 많은 모호한 일이다”고 지적했다. 다행히 수년간의 기술 발전과 고속 카메라의 출현 덕분에 연구원들은 마침내 미스터리를 풀었습니다.
기본적으로 물이 끓을 때 세 가지 주요 소리가 있습니다 : 핵 생성 , 캐비테이션 및 표면 팝핑 . 각각의 세부 사항을 살펴 보겠습니다.
핵 생성
이 휘파람 소리의 원인을 이해하기 위해 연구원들은 주전자에 물을 끓여 고속 카메라를 사용하여 물방울을 가까이에서 관찰했습니다. 이제 일반 비디오 카메라는 일반적으로 초당 30-60 프레임 범위의 비디오를 캡처하지만 우수한 산업 급 고속 카메라를 사용하면 초당 15,000-30,000 프레임을 캡처 하여이 현상에 대해 훨씬 더 잘 이해하고 이론화 할 수 있습니다.
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Phantom V341 :고속 디지털 카메라 (사진 크레디트 :Mhoistion/Wikimedia Commons)
연구원들은 소음에 대한 첫 번째 기여자는 물에 갇힌 기포로 인한 것이라고 지적했다. 물이 가열되면 물에 용해 된 공기는 용기 바닥에 기포를 형성합니다. 산소 및 질소와 같은 비극성 가스의 용해도는 온도의 증가에 따라 감소합니다. 물이 가열됨에 따라,이 용해 된 가스는 기포로 전환되기 시작합니다. 특정 크기를 얻은 후,이 기포는 바닥에서 방출되어 용기의 물 상단 층으로 올라갑니다. 이것을 핵 생성이라고합니다. 따라서, 물을 끓일 때 들리는 소리에 대한 첫 번째 기여자는이 거품에서 나옵니다. 즉, 바닥에서 만들어 질 때
.고속 카메라가 없으면 끓는 주전자를 자세히 보면 주전자 바닥에 작은 거품이있는 것을 볼 수 있습니다. 강도 관점에서 볼 때이 소리는 일반적으로 약 100Hz의 주파수로 낮습니다. 시끄러운 휘파람 소리는 주로 캐비테이션에 의해 기여하며, 아래에 설명되어 있습니다.
캐비테이션
주전자의 온도가 계속 상승함에 따라, 새로 형성된이 기포는 그 위의 물 층을 통해 올라 가려고합니다. 이 층은 바닥의 층보다 비교적 차갑습니다.
거품이 위로 올라 가면서 냉각수 층 (100oC 미만)으로 들어가면 그 과정에서 충분한 에너지가 줄어 듭니다. 냄비 나 주전자의 표면에 도달하기 전에 붕괴되기 시작합니다. 이것은 수천 번 발생하고 무너지는 것은 상당히 폭력적입니다. 거품이 붕괴되고 터질 때, 그들은 큰 휘파람 소리를 생성하는 강력한 충격파를 만듭니다. 거품이 터지면 구멍을 남기고 공간을 채우기 위해 서두르면서 공동 주위의 물이 스스로 때립니다. 이 현상은 캐비테이션이라고하며 시끄러운 시끄러운 일입니다.
표면 팝핑
온도가 100oC에 도달하려고 할 때,이 기포는 충분한 에너지를 얻습니다. 이 시점의 소음 수준이 진정됩니다. 이 단계를 표면 팝핑이라고합니다. 결국, 모든 증기가 맨 위로 만들었을 때, 소음이 완전히 멈추기 때문에 물이 끓으면 조용 해집니다!
이 예기치 않은 소음 물 끓는 것은 우리가 항상 관찰하는 일상적인 현상 중 하나이지만 거의 두 번째 생각을하지 않습니다. 따라서 다음에 부엌 옆에있는 방에서 요리하는 것과 완전히 다른 일을 하느라 바쁠 때는 자연 에서이 가청 신호를 들어 물이 끓을 것인지 확인하십시오. 마지막 순간 대시에서 부엌으로 내장을 막아 난로를 막고 오버플로 된 냄비를 피하십시오!
