Varm choklad effekt

Manifestation av varm chokladeffekt

Den varma chokladeffekten är ett fenomen av vågmekanik där tonhöjden som hörs från att knacka på en kopp varm vätska stiger efter tillsats av ett lösligt pulver. Den dokumenterades första gången 1980 av Frank Crawford från Lawrence Berkeley Laboratory . Det observerades från början vid framställning av varm choklad eller snabbkaffe , men förekommer också i andra situationer som att tillsätta salt till övermättat varmt vatten eller kall öl. Senare forskning har hittat många fler ämnen som skapar effekten, även i initialt icke-övermättade vätskor. Effekten tros inträffa eftersom medbringade gasbubblor vid initial omrörning minskar ljudhastigheten i vätskan, vilket sänker frekvensen. När bubblorna klarnar förs ljudet snabbare i vätskan och frekvensen ökar.

Effekten kan observeras genom att hälla varm mjölk eller varmt vatten i en mugg, röra i chokladpulver och knacka på botten av muggen med en sked. Tapparnas stigning kommer att öka progressivt utan någon relation till tappningshastigheten eller kraften. Efterföljande omrörning av samma lösning (utan att tillsätta mer chokladpulver) kommer gradvis att minska tonhöjden igen, följt av ytterligare en ökning. Denna process kan upprepas ett antal gånger, tills jämvikt har uppnåtts. Musikaliska effekter kan uppnås genom att variera styrkan och tidpunkten för omrörningen tillsammans med tidpunkten för knackningen.

Uppkomsten av fenomenet

Fenomenet förklaras av bubbeldensitetens effekt på ljudets hastighet i vätskan. Tonen som hörs är frekvensen av en stående våg där en kvarts våglängd är avståndet mellan muggens bas och vätskeytan. Denna frekvens f är lika med vågens hastighet v dividerat med fyra gånger höjden på vattenpelaren h :

$f={\frac {1}{4}}{\frac {v}{h}}$

Ljudhastigheten v i en homogen vätska eller gas är beroende av vätskans massdensitet ( $\rho$ ) och adiabatisk bulkmodul ( $K$ ), enligt Newton-Laplace formel:

$v={\sqrt {\frac {K}{\rho }}}$

Vatten är ungefär 800 gånger tätare än luft och luft är ungefär 15 000 gånger mer komprimerbart än vatten. (Kompressibiliteten är inversen av bulkmodulen ${\displaystyle K} .$ ) När vatten fylls med luftbubblor är vätskans densitet fortfarande mycket nära vattnets densitet, men kompressibiliteten kommer att vara luftens kompressibilitet. Detta minskar ljudhastigheten i vätskan avsevärt. Våglängden är konstant för en given volym vätska; därför kommer ljudets frekvens (tonhöjd) att minska så länge som gasbubblor finns.

Olika hastigheter för bubbelbildning kommer att generera olika akustiska profiler, vilket möjliggör differentiering av de tillsatta lösta ämnena.

Se även

• Bredbandsakustisk resonansupplösningsspektroskopi , en spektroskopisk teknik som använder varm chokladeffekten som sin grundläggande princip.

externa länkar

• Sound of a Cup med och utan snabbkaffe: En skumfylld akustikdemonstration Andrew Morrison och Thomas D. Rossing, 143:e ASA-mötet, Pittsburgh.
• En videodemonstration av varm chokladeffekten