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        用聲音把水“吼”沸

        2016-05-14 09:08:26燕子
        知識(shí)窗 2016年8期
        關(guān)鍵詞:利用

        燕子

        我們知道,要燒沸一壺水的方法很多,但是不知大家有沒(méi)有想過(guò),這些燒水的原理其實(shí)是不同的。

        木柴燒水,利用的是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能;電壺?zé)?,利用的是電阻絲加熱,把電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能;電磁爐燒水,利用的是讓電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng),產(chǎn)生渦流,渦流讓鐵分子高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱能,然后轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能;太陽(yáng)能燒水,利用的是冷水比熱水密度大,形成自然對(duì)流循環(huán),把光能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。

        那么聲音也是一種能量,可不可以用聲音讓水沸起來(lái)呢?言下之意,我想泡茶或沖咖啡時(shí),對(duì)著水吼,能把水吼沸嗎?

        美國(guó)沃頓商學(xué)院的專家對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。首先假設(shè)水裝在一個(gè)立方形容器中,聲源為揚(yáng)聲器。而且只考慮平面波,假設(shè)聲音不會(huì)以任何方式傳播出去,并且認(rèn)為聲音會(huì)被水所減弱。

        其中水量為500毫升,室溫為293開爾文(20攝氏度)。水沸騰的溫度為373開爾文(100攝氏度),水溫的變化幅度為80開爾文。用秒表記錄500毫升水用鍋燒開,所需的時(shí)間為83秒。水的比熱容c為4.18千焦/(千克·攝氏度),計(jì)算結(jié)果是水沸需要吸收1.68×10^5焦耳的熱量,水的內(nèi)能增加1.68×10^5焦耳。

        專家們讓聲波穿過(guò)容器,通過(guò)計(jì)算容器中的水吸收功率來(lái)設(shè)置聲源,計(jì)算出源頭被水吸收的能量為2016瓦。假設(shè)吸收系數(shù)為0.01秒,那么聲源強(qiáng)度為403.4×10^6瓦/平方米。再利用對(duì)數(shù)尺度來(lái)描述聲波β的強(qiáng)度水平,測(cè)量單位為分貝,其結(jié)果是令水沸騰所需的聲強(qiáng)級(jí)為206分貝!

        這個(gè)聲強(qiáng)級(jí)甚至比火箭發(fā)射臺(tái)的還要高。犯不著為了一壺?zé)崴鰝€(gè)驚天動(dòng)地的聲響來(lái)吧,所以用聲音把水吼沸,理論上可以,但實(shí)際操作不可行!

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