お湯を沸かしているやかんの音

質問

普通の薬缶に水を入れてガスコンロにかけますとお湯が沸くまでに発生する音が色々に変わります。お湯の温度によって変わるのだろうと思いますが、これを物理学の視点から統一的な理解をするとすればどのようなものになりますか？

回答No.4

IAC · ベストアンサー

> チリチリというような音

これはサブクール沸騰下で蒸気泡が潰れる時に発する音だと思います。

サブクール沸騰とは，水温が100℃（飽和温度）より小さい時に，伝熱面が加熱のため飽和温度より高温になっている場合に生じます。
発生した蒸気泡は，伝熱面から離れると直ちに凝縮のため潰れますが，この時，音が出ます。この音は蒸気泡が小さく凝縮速度が速いため，比較的高音になります。時には，超音波などの高周波になる場合もあります。

水温が100℃になると，飽和沸騰（核沸騰）に移りますが，この時には，発生した蒸気が凝縮されなくなりますので，潰れに伴う高音成分はなくなります。代わりに，大きな蒸気泡が水面まで上昇して潰れることによる音が出てきます。

> 薬缶が共鳴しているような音に変わるような音

これは飽和蒸気泡が水面で潰れたときに発生する音の成分中に比較的振動数の小さなものが含まれているために，共鳴が生じたのかもしれませんね。

お礼

素人の日常的経験も深遠と思われる学理と表裏一体であるような感じがいたしました。素人の独学ですがご教示の専門用語を参照しながら勉強を進めたいと考えています。どうもありがとうございました。

回答No.3

ykkw_2001

＞チリチリというような音

これは、細かい水蒸気の泡が発生し、互いにくっついたり水面ではじけたりするときの衝撃ではないでしょうか？

局所的な突沸により、水蒸気泡が発生するわけですから、水中には突然（それなりの）体積が出現し、衝撃が伝播し薬缶を振動させる・・・
泡のサイズによっては、薬缶の固有振動数に近いものもある。

全体の沸騰時には、相当大きな泡ですし、No.1の方が仰るように粘性も高くなるので、低周波寄りで、人間の耳（周波数特性２０Hz～２０ｋHzで一定ではない）にとっては、「静か」と感じられる。

・・・と考えましたけど・・・どう？

お礼

ご示唆どうもありがとうございました。これから勉強するときに使わせて頂きます。

回答No.2

Kon1701

薬缶で水を沸かすときの音の変化、となると水の物理的性質の変化が影響しているのかもしれません。
20度の水を沸騰させるとすると、意外なほど物理的性質が変化します。
密度でも4％くらい変化しますし、表面張力も2割近く小さくなります。特に粘性は1/3以下になってしまいます。音速もまた変化します。
薬缶の音というと、水が水蒸気に変化するときなどによって発生するとおもいますが、その音が水の物理的性質の変化によって変るのではないでしょうか？

補足

薬缶がチリチリというような音をたてますが沸ききっててしまうとその後火を消さないままでもかえって静かになるように思えるのですが。このときは薬缶が共鳴しているような音に変わるような気がします。

回答No.1

hs2dvd

蒸気機関車の汽笛と同じだとおもいます。トーンがなり始めは低く最高になってまたさがります。アレと同じです。小さい管にイッキに圧力がかるからでしよう。笛、ラッパにもあてはまります。「ぽぉーっ」てどれもよく似てるとおもいますが。

お礼

どうもありがとうございます。沸騰するずっと前から色々な音がするのでそれがなぜだろうと思ったわけです。