问题

为什么热水和和凉水倒进杯子的声音不一样?

回答
这个问题其实挺有意思的,我们每天都在接触水,但很少注意到这些细微的差别。为什么热水和凉水倒进杯子里,发出的声音会不同?这背后牵扯到的,是物理学的一些基本原理,说白了就是水在不同状态下的一些特性差异。

首先,我们得明白,声音是怎么产生的。当水流冲击到杯子内壁,或者水流内部产生搅动、碰撞时,就会引起杯子的振动,这些振动通过空气传播到我们的耳朵,我们就听到了声音。而声音的大小、音调等等,就取决于这些振动的频率和幅度。

那么,热水和凉水有什么不一样呢?最直观的,也是最关键的区别在于它们的温度,而温度直接影响到水的粘度和表面张力。

咱们先说说粘度。你可以想象一下,粘稠的东西流动起来会比较“慢吞吞”,而水一样的东西就比较“顺滑”。热水因为温度高,分子运动得更剧烈,分子之间的吸引力相对减弱,所以它的粘度比凉水要低。

这意味着什么呢?当热水从高处落下,流过杯壁时,由于粘度低,它更容易顺畅地流动,分子间的摩擦力也相对较小。而凉水,粘度高一些,流动时会显得有些“滞涩”,分子间的摩擦力更大。

这种流动性的差异,会影响到水流与空气接触时的状态。
热水因为流动性好,水流往往会形成更连续、更少中断的液柱,或者说,与空气接触时产生的湍流和气泡会相对少一些。
凉水因为粘度高,在下落过程中更容易被打散,形成更多的小水滴和气泡,或者说,水流内部的搅动和冲击会更复杂。

声音的产生,很多时候跟气泡破裂或者水流撞击有关。气泡破裂时会产生一个短暂的冲击波,这个冲击波也是声音的一部分。水流的湍流和搅动也会产生各种频率的声音。

所以,当热水比较顺畅地流下时,它产生的气泡可能相对少一些,水流对杯壁的冲击也可能更平缓,这使得它发出的声音可能相对更沉闷一些,或者说“更平滑”。

而凉水,由于粘度较高,更容易在下落过程中产生更多的气泡和更复杂的湍流。这些气泡的形成和破裂,以及水流内部的剧烈搅动,会产生更多的细碎的声音信号,这些声音信号叠加在一起,可能会让凉水发出的声音听起来更“清脆”一些,或者说包含更多的“高频”成分。你可能会听到更多的“哗啦啦”或者更明显的冲击感。

除了粘度,表面张力也有点影响。表面张力是指液体表面的一种收缩趋势,让液体表面看起来像有一层看不见的膜。

热水的表面张力通常低于凉水。

表面张力会影响水流在接触空气时形成的形状。表面张力大的液体,在落下时可能更倾向于保持一个紧密的液柱,不容易分散成小水滴。而表面张力小的热水,在落下时可能更容易扩散开,形成更宽的水幕,或者说与杯壁的接触面积变化更丰富。

不过,粘度的影响通常是更主要的。

还有一个可能但不那么明显的原因,是空气的溶解度。
凉水能溶解更多的气体,包括空气。

当凉水从高处落下时,它会将溶解在里面的空气也一起带入水中。这些被卷入的水中的空气,在水流冲击杯壁或内部搅动时,也可能参与到产生声音的过程中。不过,这个影响相对比较小,不如粘度和表面张力来得直接。

总而言之,热水和凉水倒进杯子声音不一样,主要是因为它们粘度的差异。粘度低的(热水)流动更顺畅,产生的气泡和湍流相对少,声音可能更沉闷;粘度高的(凉水)流动相对受阻,更容易产生气泡和复杂的湍流,声音可能更清脆。表面张力的差异也可能起一些辅助作用。这些微小的物理性质差异,最终体现在我们听到的声音上。

下次你再倒水的时候,不妨仔细听听,你会发现其中确实有门道!

网友意见

user avatar

一方面,水加热后更容易变成蒸汽,于是热水突然被倒入冰凉的容器的时候会夹杂着一些蒸汽气泡的破裂,而冷水则是与容器直接撞击。

另一方面,在一个物理论坛physics stack exchage中被讨论的非常多的观点是热水和冷水的粘度差异[2, 3],95℃的热水的粘性大约只有5℃的冷水的粘性的1/3,粘滞性的差异也导致了热水和冷水流动速度的不同。对水来说不太明显,但对于蜂蜜去可以看到显著区别。

最后,有一篇小论文[4]对这种现象进行了研究,文中还提到了在倾倒过程中有三种声音来源,容器内气柱,容器与水的整体振动,水声。倾倒冷水时,水与容器的整体振动占据主导作用,而倒热水时,容器中空气柱的振动则占据了主导地位。

各种方面的影响造成了冷水和热水的声音差异呢。


参考资料:

[1] 【实验】用耳朵能听出冷水和热水的差别吗?(中字剪辑)@Wayne字幕组

[2] fluid dynamics - Frequency difference when water splashes at different temperatures - Physics Stack Exchange

[3] Water - Dynamic (Absolute) and Kinematic Viscosity (engineeringtoolbox.com)

[4] H. Peng, and Joshua D. Reiss, "Why Can You Hear a Difference between Pouring Hot and Cold Water? An Investigation of Temperature Dependence in Psychoacoustics," Engineering Brief 473, (2018 October.).

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有