水素の爆発音

質問

水素と酸素を混ぜ合わして火をつけるとパンッと爆発音がして水ができます。

水になって体積が小さくなっていると言うことは，
普通の爆発とは違って空気の膨張ではなく収縮によって音が出ていると言うことなのでしょうか？

また，以前にドイツの村だったか・・・，ムチを振ってパンッとならしていたときに，
「この音はムチの先が音速を超えたから出ているんだ」のような説明を聞きました。
これも本当なのか怪しいのですが、今思えば水素の爆発音と同じだったようなきがします。
水素もその収縮する速さが音速を超えているのでしょうか？

ふと思った疑問なのですが、よろしくお願いします。

回答No.2

ElectricGamo

実は普通の爆発と同じで一旦膨張しています。

体積が小さく見えるのは、発生した水蒸気が冷やされて水になるからです。水蒸気から水へと変化するのがあまりに速いので人間の目には見えません。ですので収縮して見えるのです。

詳しく書くと、水素と酸素を反応させると水が生成しますが、高温(約3000℃)になるので液体の水ではなく、気体の水蒸気が出来ます。気体を短時間に高温にすると、圧力と体積が上昇し、局所的な気体の膨張速度が音速を超えることで、衝撃波を生じて音が発生します。鞭も先端は音速を超えるので衝撃波を発生させてはいますが、鋭い音がするのは鞭が床か何かに当たった音でしょうね。