Aquí está la respuesta. Antecedentes: En la superficie del fondo de la tetera hay muchos poros, grietas y hendiduras microscópicamente diminutos. muchos de ellos retienen cantidades de aire extremadamente diminutas después de que la tetera se llene de agua. estos poros cargados de aire servirán como lugares de nucleación, en los que se desencadenará primero el proceso de ebullición.
Esto se debe a que el aire disuelto en el agua es menos soluble en el agua caliente que en el agua fría, y el aire que ya está en los poros proporciona sitios preexistentes en los que el aire puede salir fácilmente de la solución. (A medida que el agua se calienta, algunas de estas burbujas se desprenden del fondo de la caldera y suben a la superficie, para ser reemplazadas por el crecimiento de nuevas burbujas en los poros desocupados). no se produce ningún sonido durante este proceso.
Ahora bien, ten en cuenta que, aunque se está produciendo una transferencia de calor por convección en el hervidor, la superficie del fondo es donde está el elemento calefactor y, en esta fase, el agua que está junto a él estará más caliente que el resto de la masa, y que esta condición se ve favorecida por la presencia de las burbujas, que tienden a aislar la masa del agua más cercana al fondo del hervidor.
Mientras tanto, el aire de las grietas se enriquece con vapor de agua al mismo tiempo que la temperatura del agua aumenta, y finalmente el proceso de exsolución del aire llega a su fin y los poros se cargan ahora con vapor de agua en su mayor parte y un poco de aire, y la mayoría de las burbujas de aire adheridas se han desprendido y han flotado.
cada uno de los poros llenos de vapor puede modelarse como una grieta con una abertura que contiene un menisco cuya curvatura hacia el exterior, y por tanto su presión interna, viene dada por la ecuación de young-laplace. esa presión se equilibra con la presión del vapor y, a medida que la superficie se calienta aún más, llega un momento en el que el agua en las proximidades de ese menisco opta por vaporizarse y el menisco se desprende repentinamente de la boca del poro. Como su radio de curvatura disminuye a medida que aumenta su volumen, la presión interna necesaria para inflar la burbuja disminuye a medida que ésta crece, y se produce una pequeña explosión de vapor: la burbuja experimenta un crecimiento muy repentino, y emite una onda sonora que se propaga al grueso del agua de la caldera.
Ese crecimiento se detiene repentinamente una vez que la burbuja se hace lo suficientemente grande como para sobresalir del entorno caliente junto al fondo de la caldera y entrar en contacto con el agua ligeramente más fría de arriba. la burbuja se apaga repentinamente y se colapsa de golpe. al chocar el menisco en retirada con la superficie de la caldera, propaga una onda sonora hacia el fondo de la misma. casi inmediatamente, este proceso se repite.
en todo el fondo de la caldera, este mecanismo de microexplosiones y colapsos por cavitación se produce en cada uno de los poros "activados" (los que están cargados con la mezcla de vapor y aire y tienen meniscos de radios adecuados) y los sonidos así producidos se mezclan en un rugido sibilante que se puede oír. a medida que se activan más y más poros, el rugido se hace más fuerte y se produce una agitación muy vigorosa del agua justo al lado del fondo de la caldera. esto mezcla el agua caliente al lado del fondo con el agua más fría de arriba y pronto el agua lejos del fondo de la caldera se vuelve tan caliente como la que está cerca del fondo, y las burbujas en ebullición ya no se apagan por su propio crecimiento. el rugido entonces disminuye.
Ahora lo que ocurre es que las burbujas en ebullición comienzan a desprenderse y a crecer hasta alcanzar un tamaño macroscópico, estallando rápidamente hacia arriba y alejándose del fondo de la caldera, y la naturaleza del sonido que se produce cambia del rugido sibilante de las explosiones microscópicas de vapor al conocido ruido de las burbujas, que crece en volumen hasta ser el ruido dominante que se oye.
Este mecanismo explica la fase inicial de silencio, el aumento gradual del ruido de rugido y silbido, el breve mínimo cuando el mecanismo de ebullición cambia de modo y la segunda fase de crecimiento del ruido de burbujeo que usted observó.
