Почему чайник со свистком начинает свистеть только при закипании воды, а незадолго до этого - из-за выхода горячего воздуха под давлением?

Чайник со свистком начинает свистеть, когда вода закипает, и превращается в струю пара, которая затем выходит из небольшого отверстия в носике.

Но почему это не происходит намного раньше - когда молекулы воздуха в чайнике достаточно нагреются, не должны ли они тоже (из-за повышенного давления) принудительно вырваться через отверстие? (Предположим, что чайник наполовину заполнен водой, а значит, верхняя половина заполнена воздухом). Это должно произойти задолго до закипания (когда молекулы воды приобретают достаточный импульс, чтобы покинуть поверхность воды). Но на практике свист начинается только тогда, когда вода закипает — как же так?

Есть совсем недавняя журнальная статья о том, почему свистят чайники: "Аэроакустика парового котла" Phys. Fluids 25, 107101 (2013) scitation.aip.org/content/aip/journal/pof2/25/10/10.1063/…

Ответы (2)

Предположим, один литр 1000 Вт электрический чайник, наполненный 0,5 килограмм воды в 20 ∘ С :

Чтобы нагреть один грамм воды на один градус Цельсия, требуется 4,2 Дж.

Итак, для обогрева 500 грамм воды 80 градусов от 20 к 100 берет 168 , 000 джоули. Чайник будет поставлять 1000 джоулей в секунду, поэтому потребуется 168 секунд, чтобы чайник закипел.

За это время 0,5 литров воздуха расширится в 373 293 , до объема 0,637 литров. Так что за почти три минуты нагрева только 0,137 литров воздуха будет вытеснено через носик свистка.

Сейчас мы находимся в точке кипения. Занимает 2 , 280 джоулей для испарения 1 грамм воды. Так испарится киловаттный обогреватель 0,439 грамм воды каждую секунду !

Те 0,439 грамм водяного пара займет около 0,750 литров в 100 ∘ Цельсия. Значит, столько газа будет выбрасываться из носика каждую секунду...

0,137 литров воздуха за три минуты по сравнению с 0,750 литров пара каждую секунду.. Это объясняет разницу...

Основной вопрос не в объеме потока , а в скорости потока. Конечно, эти две вещи связаны для конкретной комбинации свистка и источника тепла. Свистки производят тон, потому что существует петля обратной связи между изменениями давления в устройстве, которые распространяются со скоростью звука, и скоростью потока через него. Если скорость потока слишком низкая, обратная связь не находится в правильной фазе, чтобы создать резонанс, достаточно большой для создания звука. Если скорость «слишком высока», высота свистка может перейти на более высокую частоту.

До того, как вода закипит, скорость превращения воды в водяной пар меньше, чем после кипения. Давление внутри чайника существенно не увеличивается до тех пор, пока вода не закипит. Только после того, как вода закипит, внутри чайника будет достаточно давления, чтобы направить струю воздуха через свисток.

Почему чайник со свистком начинает свистеть только при закипании воды, а незадолго до этого - из-за выхода горячего воздуха под давлением?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v