烧水时为何会发出响声

生活中大家可能有这样的体会:烧开水时，水开前响声较水开后响，如果再仔细观察就会发现，水中没有出现气泡时，是听不到响声的，而气泡的产生就会伴随着响声的出现。由此可见，烧开水时发出响声与水中气泡的产生是密不可分的。

当我们用水壶烧水时，刚开始加热，水壶的底部产生一些小气泡。这些小气泡主要是由吸附在壶底和溶在水中的空气形成的。在气泡中除了空气外，还含有因为加热而产生的水蒸气。随着温度的升高，向气泡内蒸发的水蒸气就逐渐增多，其体积和压强都会增大，在浮力的作用下由底部向上升起。当气泡上升到了温度较低的地方，气泡内的部分水蒸气又凝结成为水，外部的压强大于气泡内的压强，这时气泡的体积又逐渐减小。在继续加热的过程中，气泡产生和膨胀就越来越多，越来越大，但当气泡上升到温度较低的地方时，气泡中的水蒸气又要凝结成水，体积又逐渐地减小。那么在这样的过程中，随着温度的升高，气泡的体积一会儿膨胀一会儿缩小，又不断地上浮，会产生一种振动。这种振动的频率如果与水壶的固有频率相同，则会产生共振发出声音。我们就会听到水响，随着水温的升高水响的声音会越来越大。

当水开始沸腾时，水的内部急剧汽化，气泡内水蒸气达到饱和，在上升过程中其体积不仅不会缩小，而且还继续增大。这时气泡所受的浮力也在它上升过程中增大，气泡就由底部一直上升到表面而破裂，放出水蒸气，气泡与水壶的共振就不存在了，水响的声音变小。再则大量的气体从缝隙中无法排出，大的气压将把壶盖掀起，在壶盖掀起后排出一部分气体，压强减小;在重力作用下又落下，盖住后气压又增大再被掀起。这样不断地反复，我们将会看到壶盖不停地上下跳动，同时发出响声。

据说瓦特受到水沸腾时将壶盖顶起的启发而发明了蒸汽机。蒸汽机就是将热能转化为机械能的装置，结构很简单，就是在一个锅炉上装有传动杆的活塞。对锅炉加热时，锅炉里面的水沸腾产生的水蒸气将活塞推动而转化为机械能。水蒸气做功后内能减少，又会凝结为水，活塞又缩进去。蒸汽机就这样循环地对外界做功。