Иногда хочется найти ответы на совершенно неожиданные вопросы. Так, утром, совершая ежедневный ритуал, - кипячение воды в чайнике, я вдруг задумалась - а почему чайник свистит?
Сегодня
яркие эмалированные чайники со свистками
постепенно вытесняются электрическими.
Скорость закипания воды в них быстрее,
а в связи с тем, что люди беспрестанно
куда-то торопятся, время для них —
главная единица измерения. Но, пусть
чайники со свистками и в меньшинстве,
они всё же есть.
Попробуем
выяснить, почему же чайник свистит. Для
этого возьмём стандартный чайник объёмом
3 литра. Наполним его водой комнатной
температуры до допустимого уровня. Если
комнатная температура 20 градусов Цельсия
выше нуля, то и температура воды будет
примерно такой же. Зажигаем газ, ставим
чайник. Что в это время происходит
внутри него?
Из
школьного курса по физике нам известно,
что температура кипения воды — 100
градусов. Это значит, что для того, чтобы
воде закипеть, необходимо повысить
температуру на 80 градусов. Наша задача
увидеть, как меняется состояние воды,
и на каком этапе раздаётся долгожданный
свист.
1
этап: 20-50 градусов — вода только начала
нагреваться, на несколько секунд
запотевает крышка, ничего особенного
не происходит.
2
этап: 50-80 — вода продолжает нагреваться,
раздаются негромкие звуки. Жидкость
начинает "волноваться", дно посуды сильно
нагрето, из-за высокой температуры
крошки накипи откалываются от дна и
стен чайника, в результате мы слышим
потрескивание и еле заметные подёргивания
«испытуемого».
3
этап: 80-100 — в чайнике начинаются серьёзные волнения,
вода закипает, бурлит. Дно - самая горячая
часть, поэтому жидкость стремится
наверх, там, где относительно прохладнее,
и таким образом условно движется по
кругу. Из носика стремительно вылетает
струя пара, раздаётся свисток. Причём
по нарастающей: громче и громче.
4
этап: выключаем газ, нагревание
прекращается и свист затихает, пар не
выходит. Температура снижается.
Попробуем
разобраться в устройстве свистка. Как
правило, его делают из металла. Это
логично, поскольку температура плавления
металла гораздо выше, чем температура
кипения воды. В свисток вставлено две
пластины, в них симметрично проделаны
две дырочки, между ними расстояние в
несколько миллиметров.
При
кипении вода постепенно переходит из
жидкого состояния в газообразное, в
небольшом свободном месте внутри чайника
скапливается большое количество пара,
и его становится всё больше, а пространства
мало. Единственный выход для пара — это
отверстие в свистке. Потоки воздуха
попадают в ловушку из двух пластин и
начинают колебаться в этом промежутке.
Образуются небольшие вихри. Они
взаимодействуют с основным потоком,
который тем временем вырывается наружу.
Появляется звуковое сопровождение.
Оно-то и сигнализирует нам, что вода для
будущего чая готова.
Пока каждое утром мы раскачиваемся, пытаемся проснуться, рядом с нами происходят такие удивительные вещи :)