Иногда хочется найти ответы на совершенно неожиданные вопросы. Так, утром, совершая ежедневный ритуал, - кипячение воды в чайнике, я вдруг задумалась - а почему чайник свистит?
Сегодня яркие эмалированные чайники со свистками постепенно вытесняются электрическими. Скорость закипания воды в них быстрее, а в связи с тем, что люди беспрестанно куда-то торопятся, время для них — главная единица измерения. Но, пусть чайники со свистками и в меньшинстве, они всё же есть.
Попробуем выяснить, почему же чайник свистит. Для этого возьмём стандартный чайник объёмом 3 литра. Наполним его водой комнатной температуры до допустимого уровня. Если комнатная температура 20 градусов Цельсия выше нуля, то и температура воды будет примерно такой же. Зажигаем газ, ставим чайник. Что в это время происходит внутри него?
Из школьного курса по физике нам известно, что температура кипения воды — 100 градусов. Это значит, что для того, чтобы воде закипеть, необходимо повысить температуру на 80 градусов. Наша задача увидеть, как меняется состояние воды, и на каком этапе раздаётся долгожданный свист.
1 этап: 20-50 градусов — вода только начала нагреваться, на несколько секунд запотевает крышка, ничего особенного не происходит.
2 этап: 50-80 — вода продолжает нагреваться, раздаются негромкие звуки. Жидкость начинает "волноваться", дно посуды сильно нагрето, из-за высокой температуры крошки накипи откалываются от дна и стен чайника, в результате мы слышим потрескивание и еле заметные подёргивания «испытуемого».
3 этап: 80-100 — в чайнике начинаются серьёзные волнения, вода закипает, бурлит. Дно - самая горячая часть, поэтому жидкость стремится наверх, там, где относительно прохладнее, и таким образом условно движется по кругу. Из носика стремительно вылетает струя пара, раздаётся свисток. Причём по нарастающей: громче и громче.
4 этап: выключаем газ, нагревание прекращается и свист затихает, пар не выходит. Температура снижается.
Попробуем разобраться в устройстве свистка. Как правило, его делают из металла. Это логично, поскольку температура плавления металла гораздо выше, чем температура кипения воды. В свисток вставлено две пластины, в них симметрично проделаны две дырочки, между ними расстояние в несколько миллиметров.
При кипении вода постепенно переходит из жидкого состояния в газообразное, в небольшом свободном месте внутри чайника скапливается большое количество пара, и его становится всё больше, а пространства мало. Единственный выход для пара — это отверстие в свистке. Потоки воздуха попадают в ловушку из двух пластин и начинают колебаться в этом промежутке. Образуются небольшие вихри. Они взаимодействуют с основным потоком, который тем временем вырывается наружу. Появляется звуковое сопровождение. Оно-то и сигнализирует нам, что вода для будущего чая готова.