Chắc hẳn ai trong chúng ta cũng quen thuộc với tiếng reo reo của ấm nước đang đun, một âm thanh báo hiệu ly cà phê nóng hay bát mì tôm sắp sẵn sàng. Nhưng bạn có biết, bản giao hưởng âm thanh đó thực chất là một hiện tượng vật lý cực kỳ thú vị?
Tại sao nước lại kêu to nhất ngay trước khi sôi sùng sục?
Khi bạn đun, lớp nước ở đáy ấm sẽ nóng lên trước và tạo ra các bong bóng hơi nước đầu tiên. Vì nhẹ hơn, các bong bóng này bắt đầu nổi lên. Tuy nhiên, lớp nước phía trên vẫn còn lạnh. Khi bong bóng hơi nóng gặp phải làn nước lạnh, chúng bị làm nguội đột ngột, ngưng tụ và xẹp lại (implode) một cách dữ dội.
Quá trình hàng triệu bong bóng tí hon đồng loạt vỡ tung như vậy tạo ra các sóng âm mạnh, gây ra tiếng "reo reo" hoặc "lạo xạo" mà chúng ta nghe thấy. Hãy tưởng tượng đó là âm thanh của vô số quả bóng bay siêu nhỏ đang nổ lách tách dưới nước.
Tiếng "sôi" là âm thanh của bong bóng hình thành hay vỡ tan?
Đây là một câu hỏi giúp làm rõ bản chất của hiện tượng. Như đã giải thích ở trên, âm thanh ồn ào và đặc trưng nhất của nước sắp sôi chính là âm thanh của bong bóng vỡ tan khi chúng đi vào vùng nước lạnh hơn.
Vậy khi nước đã sôi sùng sục thì sao? Lúc này, toàn bộ khối nước đã đạt đến 100°C. Các bong bóng hơi nước hình thành ở đáy có thể tồn tại và đi hết quãng đường lên tới mặt nước.
Âm thanh "ùng ục" mà chúng ta nghe thấy khi nước sôi thực sự là tiếng của các bong bóng này vỡ ra khi chúng phá vỡ bề mặt nước và giải phóng hơi. Âm thanh này thường trầm và nhỏ hơn nhiều so với tiếng reo reo trước đó.
Tóm lại, quá trình tạo ra âm thanh khi đun nước gồm 2 giai đoạn chính:
- Giai đoạn sắp sôi: Tiếng ồn lớn do bong bóng vỡ trong lòng nước.
- Giai đoạn sôi hẳn: Tiếng ục ục nhẹ hơn do bong bóng vỡ trên bề mặt nước.
>>> Khám phá kỹ hơn: Vì sao vệt dầu loang trên mặt nước lại lấp lánh màu sắc cầu vồng?
Những yếu tố ảnh hưởng đến tiếng kêu của nước sôi?
Các yếu tố bên ngoài có thể thay đổi tiếng kêu của nước sôi một cách đáng kể.
- Chất liệu ấm đun: Ấm kim loại (inox, nhôm) truyền nhiệt tốt và là vật liệu rắn, nên chúng truyền các sóng âm do bong bóng vỡ tạo ra rất hiệu quả, khiến tiếng kêu to và rõ hơn. Ấm bằng thủy tinh hoặc gốm sứ có thể làm âm thanh trầm hơn một chút.
- Cặn khoáng trong ấm: Nếu ấm của bạn có một lớp cặn khoáng (canxi cacbonat) ở đáy, bề mặt gồ ghề này sẽ tạo ra nhiều "điểm tạo mầm" hơn, khiến bong bóng hình thành và vỡ nhiều hơn, dẫn đến tiếng ồn lớn hơn. Đây là một khái niệm thú vị trong hóa học mà bạn có thể tự làm thí nghiệm nước để kiểm chứng.
- Nguồn nhiệt: Nguồn nhiệt mạnh và tập trung (như bếp từ ở mức cao) sẽ tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa đáy và đỉnh ấm. Điều này làm cho quá trình bong bóng vỡ trong lòng nước diễn ra mạnh mẽ hơn, và do đó, âm thanh cũng to hơn.
>>> Xem bài viết này: Tìm hiểu về lực hấp dẫn: Lý giải vì sao nước luôn chảy xuống dưới
Giờ bạn đã hiểu vì sao nước sôi kêu rồi phải không? Đó không chỉ là một âm thanh đơn thuần mà là cả một quá trình vật lý sống động đang diễn ra. Bạn sẽ nhận ra bản giao hưởng của những bong bóng khí và cảm thấy thế giới khoa học thật gần gũi và diệu kỳ.
>>> Đừng bỏ lỡ: Vì sao khi chúng ta chạm vào nước đá lại cảm thấy lạnh buốt tay?
