السر وراء الصوت الذي ينتج إثر سكب الماء على سطح ساخن
كبداية، إنّ الصّوت (أو انتشار الصّوت)، يحدث عبرَ موجةٍ من الضّغط. عندما ترتفع درجة حرارة الماء، أو أيّ سائلٍ بشكلٍ عامّ، فإنّ ضغط البخار النّاتج عنه يزداد؛ أو ما يُسمّى بالضّغط البخاريّ للسّائل. بإمكاننا نوعًا ما أن نُعرّف الضّغط البخاريّ؛ بأنّه الضّغط الّذي تمارسه جزيئاتُ غازٍ مُتبخّرٍ على سطح السّائل بوساطة الطّاقة الحركيّة لديها، والّتي تكون عكس الضّغط الجوّيّ، ويزداد هذا الضّغط بارتفاع درجة الحرارة.
يحدث الغليان عندما يزداد الضّغط البخاريّ ليصبح أعلى مِن الضّغط الجوّيّ. وهذا يحدث عند درجة 100 سيلِسيوس تحت ضغطٍ جوّيّ واحِد، والّذي يُعادل (760 ملليمتر زئبق، وغيره). فعندما يتمّ سكب الماء على سطحٍ ساخنٍ كفاية لإيصال المياه إلى درجة حرارة الغليان في إطارٍ زمنيّ محدّد ويبدو لحظيًّا، يمكن للمرء أن يتصوّر وجود بيئة محلّية ساخنة جدًّا حول ذلك السّطح.
لكن للمرءِ أيضًا أن يتصوّر أنّ التّدرّج السّريع في درجة الحرارة، سوف يؤدّي إلى انخفاضها بسرعة إلى حدٍّ ما بفعل المسافة، بحيث يمكن أن يُقال بأنّ درجة الحرارة المُحيطة والضّغط لا يتأثّران بالسّطح. رغم ذلك، فإنّ هذه البيئة ستكون كافية لزيادة أعلى في درجة الحرارة والضّغط من بخار الماء المغليّ من على هذا السّطح. وهذه الزيادة السّريعة في الضّغط نسبةً إلى الضّغط الجوّيّ، تخلق تدرّجًا في الضّغط الّذي ينتشر كموجةٍ صوتيّةٍ، وهذا هو السّبب وراء سماع صوتٍ من الماء المغليّ. وإنّك لا تسمع نفس الصّوت من إناءٍ من الماء المغليّ؛ لأنّ التّسخين البطيء لبخار الماء لا يُنتج اختلافًا كبيرًا بين ضغط البخار والضّغط الجوّيّ.
باختصارٍ، فإنّ ارتفاع درجة حرارة السّائل بشكلٍ مفاجئ سرعان ما ينخفض؛ أي أنّ ما تغيّر هو درجة حرارة السّائل الّذي لامَسَ السّطح، وهذا يعني أنّ بقيّة السّائل لمْ تَتغيّر درجة حرارته أو ضغطه. ولكن، الضّغط البخاريّ للسّائل الكلّيّ يزداد بسرعةٍ، ليكون عكس الضّغط المنخفض (الضغط الجوي) فوق سطح الماء، لذلك، يتمّ سماع الصوت المعتاد عند تساقط قطرات الماء فوق سطحٍ ساخِنٍ.
- إعداد: مريم خالد
- تدقيق: منال أبو ترك
