Эффект горячего шоколада , также известный как эффект аллассона , представляет собой явление волновой механики, впервые задокументированное в 1980 году Фрэнком Кроуфордом, когда высота звука, слышимая при постукивании по чашке с горячей жидкостью, повышается после добавления растворимого порошка. [1] [2] [3] Впервые это наблюдалось при приготовлении горячего шоколада или растворимого кофе , но также встречается и в других ситуациях, таких как добавление соли в перенасыщенную горячую воду или холодное пиво. Недавние исследования обнаружили гораздо больше веществ, которые создают эффект даже в изначально ненасыщенных жидкостях. [4]
Это можно наблюдать, наливая горячее молоко в кружку, размешивая шоколадный порошок и постукивая ложкой по дну кружки, пока молоко все еще находится в движении. Шаг ударов будет постепенно увеличиваться независимо от скорости или силы постукивания. Последующее перемешивание того же раствора (без добавления шоколадного порошка) снова постепенно уменьшит смолу с последующим ее увеличением. Этот процесс можно повторять несколько раз, пока не будет достигнуто равновесие. [5] При начальном перемешивании пузырьки газа снижают скорость звука в жидкости, понижая частоту. Когда пузырьки очищаются, звук в жидкости распространяется быстрее и частота увеличивается.
Происхождение явления
Явление объясняется влиянием плотности пузырьков на скорость звука в жидкости. Нота слышал это частота из стоячей волны , где четверть длины волны является расстояние между основанием кружки и поверхностью жидкости. Эта частота F равна скорость V от волны , разделенной на четыре раза высоты столба воды ч:
Скорость звука v в однородной жидкости или газе зависит от плотности жидкости () и адиабатический объемный модуль (), согласно формуле Ньютона-Лапласа:
Вода примерно в 800 раз плотнее воздуха, а воздух примерно в 15 000 раз сжимаемее воды. Однако, когда вода наполнена пузырьками воздуха, плотность жидкости очень близка к плотности воды, но сжимаемость будет сжимаемостью воздуха. Это значительно снижает скорость звука в жидкости. Длина волны постоянна для данного объема жидкости, поэтому частота (высота звука) звука будет уменьшаться, пока присутствуют пузырьки газа. [2]
Разные скорости образования пузырьков создают разные акустические профили, позволяя различать добавленные растворенные вещества. [4] [6] [7]
Смотрите также
- Широкополосная акустическая резонансная спектроскопия растворения - спектроскопический метод, основанный на эффекте горячего шоколада.
Рекомендации
- ↑ Фрэнк С. Кроуфорд, декабрь 1980 г., «Эффект горячего шоколада», Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, препринт [1]
- ^ a b Фрэнк С. Кроуфорд, май 1982 г., «Эффект горячего шоколада», Американский журнал физики , том 50, выпуск 5, стр. 398-404, doi: 10.1119 / 1.13080 (только реферат)
- ↑ Фрэнк С. Кроуфорд, ноябрь 1990 г., «Горячая вода, свежее пиво и соль», Американский журнал физики , том 58, выпуск 11, стр. 1033-1036, doi: 10.1119 / 1.16268 (только реферат)
- ^ а б Д. Фитцпатрик и др. , Март 2012 г., «Принципы и приложения широкополосной акустической резонансной спектроскопии растворения (BARDS): надежный подход к анализу соединений», Аналитическая химия , том 84, выпуск 5, стр. 2202-2210, doi: 10.1021 / ac202509s
- ^ Эффект горячего шоколада .
- ^ Д. Фитцпатрик и др. , 2012, «Анализ однородности смеси фармацевтических продуктов с помощью широкополосной акустической резонансной спектроскопии растворения (BARDS)», Международный журнал фармацевтики , том 438, выпуск 1-2, стр. 134-139, doi: 10.1016 / j.ijpharm.2012.07. 073
- ^ Д. Фитцпатрик и др. , 2013, «Взаимосвязь между растворением, газовым перенасыщением и дегазированием растворов, определенная с помощью широкополосной акустической резонансной спектроскопии растворения (BARDS)», Аналитик , Том 138, выпуск 17, стр. 5005-5010, doi: 10.1039 / C3AN36838F
Внешние ссылки
- Звук чашки с растворимым кофе и без него: демонстрация акустики с пеной Эндрю Моррисон и Томас Д. Россинг, 143-е собрание ASA, Питтсбург.
- Видео демонстрация эффекта горячего шоколада