為什麼「響水不開，開水不響」？

俗語有云：「響水不開，開水不響」，這是一個大家都感受深刻的現象——在水快要燒開前，容器內總是會發出明顯的響聲，以前的鐵壺更是猶如鳴笛一般，但在水燒開之後卻會安靜得多。這早已被人們視為理所當然的事情，但你又是否了解其背後的科學原理呢？ 　　

要明白為什麼會「響水不開，開水不響」，我們首先需要知道兩個簡單的物理學常識：1. 空氣在水中的溶解度是隨著水溫的上升而下降的，也就是說，水溫越高其所能溶解的空氣就越少；2. 水越深壓強越大，反之亦然。需要加熱的水本身就含有一定量的空氣，並且由於容器內壁表面並非完全光滑，也會吸附有少量空氣。在燒水過程中，這些空氣變成氣泡後的不同情形導致了響或不響的不同結果。　　

通常情況下，水的沸點是100攝氏度，要將其燒開需要吸收足夠的熱量，水溫的升高是一個漸變的過程。靠近熱源的容器底部溫度無疑會更高，因此在燒水時會首先在受熱面的容器壁上形成許多小氣泡。生成氣泡後，受熱面附近的過熱水層會不斷向小氣泡內加入水蒸氣，導致其內部壓強增加、體積膨脹、所受浮力增大，當氣泡所受浮力大於其與容器壁之間的附著力時就會開始上浮。

在水沸騰之前，容器內不同深度的水層溫度並不相同，越靠近受熱面附近的水層溫度越高，反之越低。氣泡在上浮過程中，由於水溫會越來越低，再加上泡內部分水蒸氣會凝結成飽和蒸汽，導致氣泡內壓強迅速減小，儘管外部水壓也會有所減小，但總體來說仍以前者的減小速度更快。因此，當氣泡外壓強大於氣泡內壓強時，上浮的氣泡在抵達水面前就會迅速變小和破裂。水溫越接近沸點，這種現象就越明顯。大量氣泡的形成、上浮、然後又縮小破裂的過程使得水內劇烈振蕩，發出響聲，形成了「響水不開」的現象。 　　

隨著對水的繼續加熱，以及對流和氣泡的熱傳遞作用，使得容器內各水層的溫度基本趨於穩定。這樣，當氣泡脫離容器壁上浮時，其內部的飽和蒸氣就不會再凝結，同時外部水壓也在減小，整體結果是氣泡外壓強不會大於氣泡內壓強，最終使得氣泡能夠迅速膨脹和上浮，直到接觸水面並釋放出內部的空氣和蒸汽。這時，水開始沸騰被燒開，而因為氣泡是在水面才破裂，所以形成的振蕩明顯減弱，便有了「開水不響」的現象。 　　

根據上述原理我們可以推論，對於同等質量的水，如果用來加熱的熱源功率越高，那麼「響水」的時間就會越短、響聲也就會越大。有興趣的朋友不妨對比一下柴火灶燒水和電熱水壺燒水時「響水」的動靜和時長，就能輕鬆驗證這個小推論了。

（作者：鄒中林）

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