Эффект горячего шоколада - Hot chocolate effect

Проявление эффекта горячего шоколада

В эффект горячего шоколада, также известный как аллассонический эффект, это явление волновая механика Впервые задокументирован Фрэнком Кроуфордом в 1980 году, когда после добавления растворимого порошка звук, слышимый при постукивании по чашке с горячей жидкостью, поднимается вверх.[1][2][3] Впервые это было замечено при изготовлении горячий шоколад или же растворимый кофе, но также встречается и в других ситуациях, например при добавлении соли в перенасыщенный горячая вода или холодное пиво. Недавние исследования показали, что 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 нажатия. Последующее перемешивание того же раствора (без добавления большего количества 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 унесенные пузырьки газа уменьшают 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. Услышанная нота - это частота из стоячая волна где четверть длина волны расстояние между основанием кружки и поверхностью жидкости. Эта частота ж равно скорость v из волна разделенный в четыре раза больше высоты водяного столба h:

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 заполнена 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

Рекомендации

  1. ^ Фрэнк С. Кроуфорд, декабрь 1980 г., «Эффект горячего шоколада», Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, препринт[1]
  2. ^ а б 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 аннотация)
  3. ^ 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 аннотация)
  4. ^ а б Д. Фитцпатрик и другие., 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
  5. ^ Эффект горячего шоколада.
  6. ^ Д. Фитцпатрик и другие., 2012, «Анализ однородности смесей 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
  7. ^ Д. Фитцпатрик и другие., 2013, «Взаимосвязь между растворением, газовым перенасыщением и дегазированием растворов, определенная методом широкополосной акустической резонансной спектроскопии растворения (BARDS)», Аналитик, Volume 138, Issue 17, pp. 5005-5010, стр. DOI: 10.1039 / C3AN36838F

внешняя ссылка