Diferencia de frecuencia cuando salpicaduras de agua a diferentes temperaturas

Question

Cuando me vierta agua caliente (casi hirviendo) y agua fría ($5 \unicode{x2103}$) de altura sobre una plataforma, hay una clara diferencia en el sonido que se genera. Siento que el calor, salpicaduras de agua tiene una frecuencia menor que el frío, salpicaduras de agua. ¿Cuál puede ser la posible razón detrás de esto?

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Edit 1: he utilizado una tetera para calentar el agua y lo dejó caer sobre una plataforma de mármol. Hice el mismo experimento con el frío (refrigerado) de agua a través de la misma hervidor de agua. La altura sería de alrededor de 1,5 m. Hay una clara diferencia entre el sonido producido.

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Edit 2: supongo que no se necesitan para hacer el experimento como @Profundo sugerido. Por favor ver el enlace dado por @Porges. También, yo era incorrecto en relación a las frecuencias. El agua caliente hace que la frecuencia más alta. Lo único es, ¿cómo burbujeante hacer más estridente?

Answer 1

Esto es una suposición ya que nunca he hecho el experimento, pero la viscosidad del agua disminuye por un factor de 5 en el calentamiento de 5°C a 100°C. La viscosidad es uno de los dos factores (el otro es la densidad) que controlan el flujo de agua, por lo que es bastante razonable suponer que el agua a 100°C salpicaduras en una bastante diferente manera al agua a 5°C.

He mencionado anteriormente que la densidad también afecta el flujo. Sin embargo, la densidad del agua cambia sólo por alrededor de 4% en este rango de temperatura. Por lo que parece probable que el cambio en la viscosidad es el factor principal.

Answer 2

Mi inmediata supongo que es debido a la diferencia de viscosidad debido a la temperatura.

A los 5 grados centígrados, el agua es alrededor de cinco veces más viscoso (viscosidad dinámica ~ 1,5 mPa.s) que está a 100 grados celsius (viscosidad dinámica ~ 0.3 mPa.s).

Esto significa que cuando el frío salpicaduras de agua, las gotas/chorros tendrá menos energía como la fricción viscosa es que absorben parte de la energía de impacto. En la baja viscosidad de agua caliente, menos de la energía de la caída es absorbida por fricción viscosa y por lo tanto más está disponible para golpear cosas y emiten una frecuencia más alta/ más alto de la energía de sonido.

Otros efectos menores:

La tensión superficial es de~30% menor en el agua caliente (la tensión Superficial y la viscosidad son paramétrica relacionados a través de la temperatura),

La densidad es de 2.5% menor en el agua caliente

Sin embargo, acabo de hacer un experimento con una taza de agua hirviendo y una taza de agua fría y tengo que decir que yo no noto la diferencia en el salpicaduras de sonido. Tal vez tengo que hacer más cuidadoso experimento.

Edit: hice un más cuidadoso experimento y he notado el ligero cambio en el tono! Cosas interesantes! Sin embargo he escuchado que el cambio en el tono, en la opuesta dirección a la que usted describe, siendo ligeramente superior a tono para el agua caliente. Mi experimento fue soltando el agua de cualquiera de las dos tazas (uno boling de agua y uno frío) en un plato de cerámica en la cocina. La altura de caída de unos 50 cm, por lo que probablemente más corta que su experimento.

Answer 3

Hay un número de razones:

El agua caliente tiene menor densidad que el agua fría

Agua caliente a menudo se llena de pequeñas burbujas de aire, dándole un aspecto lechoso. Cuando el agua fría, con una gran cantidad de aire disuelto en ella, se calienta, su capacidad de retener aire disuelto se reduce. El aire es forzado a salir de la solución y en pequeñas burbujas.

Pero lo más importante, el agua caliente tiene una mucho menor viscosidad que el agua fría. La viscosidad del agua a 70 grados Celsius es de alrededor de $\frac13$ la viscosidad a 10 grados Centígrados. El agua caliente fluya más rápidamente a través de las tuberías y las salpicaduras de manera diferente cuando se llega a una superficie.

Todos ellos va a cambiar el tipo de sonido que el agua hace que fluye a través de las tuberías, y fuera de los tubos.

Answer 4

Como otros han dicho, la significativa diferencia de viscosidad entre agua fría y caliente es una de las principales razones para la diferencia en las salpicaduras de sonidos.

Otra de las razones, especialmente por el agua cerca de la ebullición, es como mucho más probable que los micro-ebullición. Como se rocía con agua no será significativo ondas de choque a través de ella, que en realidad son variaciones de la presión sobre la mediana. Por el agua que está cerca de la ebullición, sólo toma un poco más de presión negativa para hacerla realidad hervir. Esto provoca temporal de micro-burbujas para formar, a continuación, vuelva a colapsar a medida que la presión aumenta. Estas pequeñas, pero de repente las expansiones y contracciones sin duda causa de algunas de sonido adicionales. También es posible cambiar el general de la viscosidad del agua, y su sonido de transmisión de propiedades.

No tengo ninguna evidencia directa o mediciones de esto, pero sospecho que el efecto es lo suficientemente importante como para cambiar el sonido de salpicaduras. Una manera de probar esto es para salpicar a la misma temperatura del agua caliente a diferentes presiones de aire.

Answer 5

Esta no es una respuesta a su pregunta. Esto era demasiado largo para un comentario, así que estoy publicando aquí.

No sé qué experimento que hicieron para llegar a la conclusión de que usted ha mencionado. Hago experimentos en laboratorio, y por la cantidad de preparación que va a realizar adecuadamente incluso un aparentemente simple experimento, yo soy siempre un poco de duda sobre el hecho en casa, experimentos (no estoy diciendo que están equivocados). Usted puede hacer el siguiente experimento ciego para verificar su conclusión (si no lo ha hecho ya).

Pídale a alguien que lo vierta el agua caliente y el agua fría de altura predeterminada para la cantidad de tiempo predeterminada, repetidamente y en secuencia aleatoria. Usted debe estar de pie lo suficiente para asegurar que sólo se puede escuchar el sonido de salpicaduras, pero están muy lejos del lugar de vertido, de modo que usted no puede ni ver ni sentir los efectos del agua caliente (tales como el aumento de los vapores, calor, etc.). Después de escuchar a cada uno de verter escribir ya sea frío o caliente se vertió agua, mientras que la persona que vierte el agua de notas de la misma. Después de un número suficiente de ensayos, decir que al menos 20-30 ensayos, comparar sus predicciones con lo que realmente ocurrió. Si has adivinado mejor que lo que la pura posibilidad permitiría (yo estaría inclinado a creer que el resultado si tengo derecho al menos el 90% del tiempo), su conclusión es que la mayoría probablemente la correcta, y que merece un serio intento de explicación. Usted también puede pedir la ayuda de alguien con un oído musical (que puede fácilmente hacer un cambio en el tono del sonido) si que ayuda.