¿Por qué el agua hirviendo es ruidosa y luego silenciosa?

Question

El agua en mi hervidor eléctrico hace el mayor ruido sesenta o noventa segundos antes de que el agua llegue a hervir por completo. Muchas veces me he dejado engañar por el ruido de la tetera, sólo para descubrir que el agua aún no estaba lo suficientemente caliente para el té. La tetera sólo hierve completamente cuando el ruido ha disminuido .

He observado el mismo fenómeno con muchos otros hervidores, incluidos los convencionales de cocina; no es una peculiaridad de este hervidor eléctrico.

¿Por qué la ebullición se vuelve más silenciosa a medida que el agua llega a su punto de ebullición?

Answer 1

Hay tres fenómenos que ocurren antes de la ebullición vigorosa del agua que producen el sonido.

1) El aire disuelto en el agua al calentarse forma pequeñas burbujas de aire en el fondo del recipiente. Estas burbujas de aire se liberan del fondo del recipiente al alcanzar un tamaño suficiente. El proceso de liberación produce un sonido de frecuencia ~ 100 Hz.

2) Al hervir, se producen pequeñas burbujas de vapor en el fondo del recipiente y también producen un sonido de ~ 100 Hz al liberarse. Sin embargo, se enfrían antes de llegar a la superficie del agua y se colapsan. Este colapso produce un sonido de frecuencia ~ 1 kHz.

3) El colapso de las burbujas de vapor agita el agua para liberar pequeñas microburbujas de aire del agua y también del aire atrapado en la burbuja de vapor. Esta producción de microburbujas de aire produce un sonido de ~ 35-60 kHz.

Supongo que te referías al primer o al segundo caso. Ambos ocurren antes de observar la ebullición vigorosa del agua y se pueden escuchar.

En la APHO 2008 se planteó un problema interesante que coincide con tu pregunta y que estima las frecuencias que acabo de citar. También contiene referencias a la medición experimental de estas frecuencias. Espero que te resulte más interesante resolverlo que yo responder a tu pregunta:

Problema teórico 1. La ceremonia del té y la física de las burbujas

También puedes encontrar las soluciones aquí en caso de que necesites ayuda al respecto:

Solución teórica 1, 9 th Olimpiada Asiática de Física

Answer 2

Esta es la respuesta que obtengo de Internet. Google facilita las cosas.

Hay algunos factores que contribuyen al ruido que se escucha. La razón principal es que cuando el agua hierve, se convierte en vapor, pero eso es sólo en el fondo de la olla. Al principio, el vapor no llega a la superficie del agua porque se enfría y se condensa de nuevo en forma líquida.

Estas burbujas de vapor percusivas y que se desploman son lo que se oye. Es un poco como el efecto del martillo de agua en las tuberías. Cuando las burbujas se colapsan, el agua se golpea contra sí misma y, al ser un líquido no compresible, convierte esa energía en ondas sonoras.

Cuando las burbujas de vapor comienzan a llegar a la superficie, el ruido disminuye. Cuando todo el vapor llega a la superficie, el sonido cesa por completo.

Answer 3

Según la conservación de la energía, siempre que
El calor se utiliza para calentar el agua, por lo que aumenta su temperatura. Como las moléculas no están muy unidas en los líquidos, empiezan a moverse al azar. Este movimiento provoca inicialmente la colapsación y da parte de la energía ganada en forma de energía sonora de intensidad/frecuencia variable, ya que no hay otros cambios que puedan tener lugar para gastar esa energía. Las frecuencias que están en el rango audible se escuchan. Además, cuando el agua alcanza su capacidad calorífica, un mayor calentamiento hace que sus moléculas se desprendan de su superficie.El sonido molecular cesa, pero otras características mecánicas que llaman la atención hacen el resto del sonido.