楚原
水是會說話的。聽聽水的聲音,就可以判斷水的狀況。
把滿滿一瓶子水倒出來。聽,水在噗噗作響。用墨水瓶、啤酒瓶、暖水瓶做這個實驗,它們發(fā)出的聲音是不同的。
這是因為水流出來的時候,空氣要從瓶口擠進去,那一個個氣泡鉆出水面時會因壓強變小而迅速膨脹,發(fā)生沖擊,水就這樣“說話”了。
把水壺坐在火爐上,當(dāng)水壺發(fā)出叫聲的時候,水并沒有開。等到水真正沸騰的時候,叫聲又不是那樣響了。
“響水不開,開水不響。”水壺里的聲息為什么能報告壺里的情況呢?
坐在火爐上的水壺,壺底的水最先熱起來,于是那里就產(chǎn)生了氣泡。這些氣泡溫度很高,水的壓力不能把它們壓破,水的浮力卻讓它浮向水面。氣泡浮到了上邊的冷水層,就把熱量傳給了冷水,自己的溫度降了下來。氣泡溫度一降,里面的壓力也小了,抵擋不住水的壓力,就被壓破了。水分子乘機沖入氣泡,發(fā)生了撞擊。氣泡浮上來越多,這種撞擊聲就會越大,所以水壺發(fā)出很大的叫聲的時候,水并沒有沸騰。水在大開的時刻,水中的氣泡大多鉆出水面沖向空氣,這時的聲響當(dāng)然就會變成嘩啦嘩啦的了。
人被燙著的時候會喊叫,水挨燙時也會“尖叫”呢!
把幾滴冷水滴在燒紅了的爐蓋上,聽,它咝咝地尖叫了。燒水做飯時我們也常常會聽到這種聲音。
水當(dāng)然沒有知覺,它挨燙時的“尖叫”是它急速地變?yōu)闅怏w導(dǎo)致的。爐蓋或紅煤球的溫度很高,水滴到上面馬上變成了水蒸氣。一滴水變?yōu)槠w積大約要膨脹1 000倍以上,這一脹就擾動了周圍的空氣,發(fā)出了聲音。
提一壺冷水,向地面上倒一點。你聽到的是清脆的噼啪聲。提一壺開水,同樣向地面上倒一點,你聽到的則是低沉的噗噗聲。
為什么冷水和開水倒在地上發(fā)出的聲調(diào)不同呢?有人解釋說,這是由于冷水里含的空氣多,而開水里幾乎沒有空氣了。當(dāng)冷水澆到地上的時候,水和水里的空氣同時跟地面撞擊,所以發(fā)出的聲音比較清脆。開水倒在地上,就只有水跟地面撞擊,所以發(fā)出的聲音比較低沉。
要想知道這種解釋是否確切,讓我們來看看冷開水倒在地上會發(fā)出怎樣的聲音:把一壺煮開的水,每隔兩三分鐘向地上澆一次,同時注意聽它的聲音,你會發(fā)現(xiàn),隨著水溫的降低,音調(diào)由低轉(zhuǎn)高,由噗噗聲變成了噼啪聲。
這個實驗是已故的科普作家顧均正先生設(shè)計的。經(jīng)過研究,他認為開水的聲音是由水的溫度造成的。當(dāng)水溫在100℃左右時,水分子活動能力大大增加,分子之間的吸引力大為減少,這種沸騰的水,不但表面的水分子在快速蒸發(fā),而且內(nèi)部的水分子也會爭先恐后地跳出來變?yōu)槠?,所以開水四周總是包圍著一層水汽。當(dāng)水倒到地面上時,水汽首先墊在上面,開水和地面之間有了這一層絨毯似的氣墊,撞擊的聲調(diào)也就低沉多了。當(dāng)水溫遠低于沸點時,液體內(nèi)部的分子不再汽化,水柱落地再沒有氣墊的緩沖作用,聲音也就變得清脆了。
我們可以用棉被和鋼球來驗證顧先生的理論:從一定的高度向木床板落下一個鋼球,聽,那撞擊聲多么清脆。在床板上墊一床棉被,再讓鋼球自由下落,聽,聲音發(fā)悶了。
人教版物理八年級(上)第一章《聲現(xiàn)象》課外閱讀延伸