为什么倒水时有时会产生气泡?

倒水时有时会产生气泡:下落的水流会卷入空气,而某些容器会让气泡粘在壁上。

直接答案

倒水时出现气泡,是因为下落的水流会把空气一起带下去,并把空气困在水面以下。容器的材质和形状也有影响:在铜、钢等金属容器中,气泡往往粘在壁上而不是浮走;倒水装置的结构不同,卷入的空气量也会变化[1][2]。

5篇文献引用

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气泡是空气,不是水

水倒出来时并不是一整块往下落。流动的水流会带着空气一起走,这些空气被推到水面以下,就表现为气泡。所以效果取决于水是怎么倒的,而不只是水本身:倒水装置的结构会改变卷入的空气量[2]。

把一股颗粒倒进水里时也会发生同样的困气现象,同样会把空气带下去并产生气泡[3]。这个对比很有用,因为它说明气泡并不是水本身特有的产物。共同点是:下落的物质把空气带进了液体里。

为什么有些气泡会粘在容器壁上

各种容器里都会形成气泡,但用铜、钢等d区金属制成的容器有一种明显不同的表现:气泡形成后会粘在壁上,并在力学和结构上保持稳定[1]。一种解释是,存在于这些金属原子间隙中的氢会与水气泡形成氢键,从而带来这种稳定性[1]。这是作者检验过的一种假说,而不是已经确定的机制,所以最好把它理解为气泡能粘住的一种可能原因。

实际影响是,容器本身就是这件事的一部分。两次看起来一样的倒水,可能因为容器材质不同而留下不同数量的粘壁气泡[1]。

哪些因素会改变气泡数量

气泡数量不是固定的。在从不同高度倒水、倒入不同截面积和材质的容器、以及不同水温的实验中,研究者推导出了根据这些初始条件预测气泡数量的数学关系[1]。通俗地说,倒水高度、容器大小和形状、材质以及温度都会改变结果。

倒水装置本身也是一个可调因素:浇口盆的设计和水流经过的通道会影响倒水过程中卷入多少空气[2]。所以如果想减少气泡,改变水的输送方式和改变水本身同样重要。

水里的气泡并非都来自倒水

水中的气泡也会因与倒水无关的原因形成,把这些情况区分开会有帮助。结冰过程中,气泡会在冰与水的交界处成核并生长,初始空气浓度和结冰速度会影响结果[4]。在用于碱性水电解的多孔电极中,气泡由电化学反应产生,孔隙结构决定气泡是被困住还是逃逸;曲折的孔容易积累气泡,而直孔很少困住气泡,并能让合并后的气泡从壁面跳开[5]。

这些情况的原因不同,所以不应该用来解释你倒一杯水时看到的气泡。倒水的解释是:下落的水流把空气带进液体,在某些容器中空气还会被留在壁上[1][2]。

本文引用的文献

1

d区金属容器中水中气泡的形成与粘附

在铜、钢等d区金属容器中,倒水形成的气泡会粘在壁上,并在力学和结构上保持稳定;间隙氢被认为是可能原因;气泡数量可根据倒水高度、容器截面积、材质和水温预测。

2

浇口盆和直浇道几何形状对气泡进入铸型影响的水模拟

浇口盆和直浇道的设计会影响倒水过程中以气泡形式卷入的空气量,这一点通过水模拟进行了研究。

3

颗粒射流进入水中产生的空气卷入和颗粒气泡

把一股颗粒倒入水中会卷入空气并产生气泡;研究用高速成像分析了不同质量、颗粒尺寸、温度和冲击高度下的情况。

4

冰-水界面处气泡的成核与生长

结冰过程中,气泡会在不断生长的冰-水界面上成核并生长,受初始空气浓度和水条件控制。

5

碱性水电解多孔电极中的气泡

在用于碱性水电解的多孔电极中,曲折的孔会困住气泡,而直孔很少困住气泡;壁面附近合并后的气泡可以跳开。