Fråga: Varför knastrar vatten som värms, t.ex. i en tekokare? /Veckans fråga
Ursprunglig fråga: Varför dundrar vatten som värms, t.ex. i en tekokare? Detta ljud kommer ju nästan direkt och innan några synbara bubblor bildats /Jan S, Centralskolan, Ekshärad
Svar: Bra fråga Jan (som man säger när man inte vet svaret). Här är hur det låter:
Det finns ett antal olika förklaringar på nätet, den ena dummare än den andra. Jag är rätt säker på att den första förklaringen i länk 1 är den korrekta:
Chris Smith: Ah, yes my kettle is no exception and the reason that kettles are noisy, they make that sort of thumping and bashing noise as they boil and then the noise intensifies as they warm up and then it goes silent as they boil.
It is because of the way that the heat is being transferred into the water. So you have an electric element inside the kettle, a high current is passing through that element which makes it get hot. The heat from the element is therefore transferred by convection and conduction locally onto the water molecules around the element; they then get excited and get hot. So you have a bubble of hot water around the element which tries to expand and it also floats upwards away from the element because, of course, warm things rise but as it rises of course it loses its heat again to all of the surrounding water. So this bubble of water and water vapour collapses in on itself very quickly and that’s cavitation and you get a shocking, sort of knocking noise. So those thumps that you hear and the sort of ‘shhh’ hissing that you hear, as the water vapour bubbles collapsing on themselves and emitting some sound waves, that’s what the sound is.
Värmeelementet blir snabbt mycket varmt. Det bildas då mycket små bubblor som stiger - gas är lättare än vatten. Bubblorna försvinner emellertid mycket snabbt, eftersom vattnet fortfarande är ganska kallt, och kollapsar. Det är kollapsen av bubblorna som ger det knastrande ljudet.
Jag kollade teorin med min vattenkokare. Bubblorna är mycket små men de syns tydligt med belysning från en ficklampa. Man hör ljudet så snart bubblorna börjar bildas.
För en kärnfysiker är det knastrande ljudet bekant: det låter som ett GM-rör med ett radioaktivt preparat - speciellt i början när det bildas få bubblor. Hur kan det komma sig?
Bildandet av en bubbla är liksom sönderfallet av en radioaktiv kärna en slumpmässig process. Antalet bildade bubblor (sönderfallande kärnor) per sekund är poissonfördelat, se fråga 16653 . Se även Shot_noise .
Här är ett stöd för den föreslagna förklaringen (från länk 2):
Long before the bulk of the water in your teapot hits 100°C, the bottom of the pot will be heated to over the boiling temperature of water. Water in contact with it will briefly flash into steam, but the resulting small bubbles will quickly collapse as they transfer their heat to the surrounding cooler water. If the bubbles are small enough (have a large surface to volume ratio), the collapse can be fast enough to make a popping or sizzling sound. This can happen even when the bubbles are too small for you to see.
