Warum werden höhere Frequenzen weniger verstärkt, wenn man eine Flasche mit wärmerem statt mit kälterem Wasser füllt?

Aus Neugier habe ich versucht herauszufinden, was das Geräusch von heißem Wasser und kaltem Wasser beim Füllen einer Flasche anders macht, aber ich kann keine Erklärung dafür finden, warum solche Unterschiede auftreten.

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Das Bild oben ist eine FFT einer Flasche, die mit Wasser bei 20 °C gefüllt ist, und das Bild unten ist eine FFT derselben Flasche, die mit Wasser bei 70 °C gefüllt ist. Dies sind FFTs, die zur Hälfte des Füllens der Flasche aufgenommen wurden (synchronisiert mit einem Video), aber während des Füllens der Flasche scheinen höhere Frequenzen überhaupt nicht verstärkt zu werden, wenn die Flasche mit heißem Wasser gefüllt wird?

Mir ist bewusst, dass die Flasche als Resonanzhohlraum fungieren kann, der bestimmte Frequenzen verstärkt, wenn sich die Flasche füllt, und diese Frequenzen stammen von dem Geräusch, das durch das Auftreffen von Wasser auf die Flasche / Wasseroberfläche in der Flasche erzeugt wird. Viele Leute, die dies in Foren und Artikeln diskutieren, sprechen über die niedrigere Viskosität von heißem Wasser, aber ich verstehe nicht, wie dies zu dem von mir beobachteten Effekt beitragen würde, und es gibt sogar einige Artikel, die dem widersprechen, was ich beobachtet habe, und dies hervorheben Heißes Wasser würde tatsächlich zu einem höheren Ton führen, da mehr Wasser spritzt.

Nach dem, was ich gelesen habe, scheinen in heißem Wasser Blasen, die beim Auftreffen auf die Wasseroberfläche entstehen, im Allgemeinen kleiner zu sein als Blasen, die in kaltem Wasser auf die gleiche Weise gebildet werden, und intuitiv könnte dies bedeuten, dass die Gesamtamplitude geringer ist, aber ich bin es Ich bin mir nicht sicher, ob dies für diese Frage nützlich ist.

Bei der Verwendung einer Tasse anstelle einer Flasche bemerkte ich, dass einige höhere Frequenzen vorhanden waren, aber die niedrigeren Frequenzen beim Füllen der Tasse mit heißem Wasser waren noch stärker ausgeprägt, daher fragte ich mich, ob die Form des Resonators irgendetwas haben könnte mit diesem Verschwinden der höheren Frequenzen zu tun.

Gibt es eine Erklärung, die die Dämpfung höherer Frequenzen bei der Verwendung von heißem Wasser ansprechen könnte? Danke schön!

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Dies ist ein Bild der verwendeten Flasche. Es ist ungefähr 22 cm hoch und ich habe mein Mikrofon ungefähr 1 cm von der Flaschenöffnung entfernt platziert, als ich den Ton aufnahm. Ich habe nicht wirklich eine konstante Durchflussrate beibehalten, aber ich habe einen Trichter verwendet, der 20 cm über der Flaschenöffnung befestigt war, und Wasser durch den Trichter gegossen, um die Flasche zu füllen. In diesem Fall bin ich mir nicht sicher, aber ich glaube nicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit eine große Rolle bei einer solchen Dämpfung des Schalls spielen würde.

Ein Foto, das das Material und die Form der Flasche, die Position des Mikrofons und alles andere, was die Flasche während der Messung berührt (wie Ihre Hände), zeigt, könnte hilfreich sein.
Hier spielen neben der Frage zwischen heißem und kaltem Wasser so viele Variablen eine Rolle. Das Experiment müsste sorgfältig durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Effekt wirklich eher auf heißes als auf kaltes Wasser und nicht auf einen anderen Faktor zurückzuführen ist. Waren die Wasserdurchflussraten bei beiden Messungen exakt gleich? Waren die Abstände zwischen Wasserhahn und Flasche gleich? Entsprechen die beiden gezeigten Diagramme Zeiten, in denen die Wassermenge in jeder Flasche zu diesem Zeitpunkt gleich war? Wenn Sie dies in einer Arbeit schreiben würden, müssten Sie zeigen, dass Sie alle diese möglichen Faktoren berücksichtigt haben.
@Samuel Weir Ich habe es nicht geschafft, ein sehr genaues Experiment durchzuführen, da dies aus Neugier und nicht für eine Arbeit geschah. Ich habe einen Trichter genau 20 cm über der Flaschenmündung befestigt und das Wasser durch den Trichter gegossen. Wenn ich die Zeit habe, werde ich vielleicht etwas versuchen, um die Durchflussrate konstanter zu halten. Das Mikrofon wurde ebenfalls etwa 1 cm von der Flaschenmündung entfernt befestigt. Ich habe eine Glasflasche mit einem relativ schmaleren Hals verwendet, wie eine Bierflasche. Ich habe die Flasche auf einer Tischplatte stehen lassen, als ich den Ton aufgenommen habe, aber das sollte keine allzu große Wirkung haben?

Antworten (1)

wahrscheinliche Antwort: Wasser voller Blasen dämpft die Schallübertragung viel besser als Wasser ohne Blasen. Wenn heißes Wasser kräftig mit Luft gemischt wird, füllt es sich leicht mit Blasen, da seine Oberflächenspannung geringer ist als die von kaltem Wasser und das heiße Wasser gerne in die Blasen verdampft, wodurch sie länger halten. Diese Blasen werden vorzugsweise die hohen Frequenzen abtöten und die Tiefen mehr oder weniger in Ruhe lassen.

Sie können dies leicht testen, indem Sie heißes und kaltes Wasser aufschütteln und die Blasendichte beobachten.

Warum werden Blasen diese höheren Frequenzen "abtöten"? Wirkt es dämpfend auf die Schwingungen der in der Flasche schwingenden Luft? Ich verstehe den Mechanismus dahinter nicht wirklich, sorry. Wenn Sie sich auf das Verdampfen von heißem Wasser in Blasen beziehen, ist das auch ein beobachtbarer Effekt oder lösen sich diese Gastaschen schnell im Wasser auf? Ich kann mich nicht erinnern, wirklich eine größere Menge an Blasen gesehen zu haben, wenn ich heißes Wasser statt kaltes gegossen habe.
@CassandraLee Ich vermute, das liegt daran, dass hohe Frequenzen nicht sehr gut um die Dinge herumgehen, genau wie Ton. Schall mit höheren Frequenzen breitet sich nicht so gut um oder durch Objekte herum aus wie niedrigere Frequenzen. Warum? Ich denke, das liegt daran, dass bei gleicher Energiemenge die Amplitude einer hochfrequenten Druckwelle geringer ist.
Warum werden höhere Frequenzen weniger verstärkt, wenn man eine Flasche mit wärmerem statt mit kälterem Wasser füllt?
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