倒热水和倒冷水的声音为什么不同？

倒热水和倒冷水的声音为什么不同？图源：pixabay

不用触觉和视觉，你能判断出一杯水的冷热吗？答案是听声音就可以（文末视频可听）。同等条件下，更清脆响亮的是冷水，而更沉闷的那个是热水。虽然从外表上我们看不出水温的不同（沸水除外），但它们确实存在物理性质的差异。你最先想到的大概会是密度，但不同温度的液态水之间密度差异不足5%。水温与动力黏度和密度的关系 | 图源：Wiki

从上图你可以看出，相比密度，温度对水的黏度影响更大。黏度变化在蜂蜜这类比较稠的流体中更容易看出来，在水流中就不那么明显。黏度不同为何会让声音不同？一种解释认为热水黏度低、分子运动活跃，更容易产生更多、更大的气泡，而大气泡破裂时的声音频率更低。然而，倒冷水和倒热水的声音频谱图却显示，其他条件相同时，二者声音的整体频率差不多，但强度分布不同。

倒热水（上）和倒冷水（下）到相同容器中的声音频谱图 | 图源：Peng, H. and Reiss, J. D. (2018)研究者认为倒水的声音由3种类型混合而成：水声（主要来自气泡）、容器剩余空间的空气柱共振，以及容器和水体的振动。在倒冷水的声音中，容器和水体的振动最强，而在热水中，空气柱共振更占优势，但其背后的原理仍有待研究。