Por que você pode ouvir a diferença entre água quente e fria?

Qual você acha que era água quente e qual era água fria? Role para baixo para a resposta ..

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Sim, a primeira amostra de som era água fria sendo despejada e a segunda era água quente.
O trabalho foi feito pela primeira vez por uma agência de publicidade de Londres, Condiment Junkie, que usa design de som em branding e marketing, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Oxford, e eles publicaram um trabalho de pesquisa sobre isso. O experimento é descrito pela primeira vez no blog do Condiment Junkie e foi divulgado pela NPR e muitos outros. Existe até um vídeo no YouTube sobre esse fenômeno com mais de 1,5 milhão de visualizações.

No entanto, não havia realmente uma boa explicação de por que ouvimos a diferença. O trabalho acadêmico realmente não discutiu isso. O vídeo do youtube simplesmente afirma que 'a mudança no salpico da água muda o som que ela faz por causa de várias razões complexas de dinâmica de fluidos', o que realmente não explica nada. De acordo com um dos fundadores do Condiment Junkie, “mais borbulhando em um líquido que está quente … .” Os dois estão certos? Existe até uma boa quantidade de discussão sobre isso em fóruns de física .
Mas é tudo especulação. A maioria dos argumentos é incompleta e envolve uma quantidade razoável de acenos de mão. Ninguém realmente analisou o áudio.

Então, coloquei as duas amostras acima em algumas análises usando o Sonic Visualiser . Os espectrogramas são muito bons para esse tipo de coisa porque mostram como o conteúdo da frequência está mudando ao longo do tempo. Mas você tem que ter cuidado porque se não escolher como visualizá-lo com cuidado, você facilmente deixará de lado as coisas interessantes.

Aqui estão os espectrogramas dos dois arquivos, água fria em cima, água quente em baixo. A frequência está em uma escala logarítmica (caso contrário, todos os detalhes ficarão amontoados na parte inferior) e as frequências de pico são fortemente enfatizadas (há muito ruído).

Há mais análises do que as mostradas, mas a característica mais marcante é que as mesmas frequências estão presentes em ambos os sinais! Há uma frequência forte e dominante que aumenta linearmente de cerca de 650 Hz para pouco mais de 1 kilohertz. E há uma segunda frequência que aparece um pouco mais tarde, começando por volta de 720 Hz, caindo até 250 Hz, depois subindo novamente.

Essas frequências são praticamente as mesmas em casos quentes e frios. A diferença é principalmente que a água fria tem uma segunda frequência muito mais forte (aquela que mergulha).

Portanto, todas aquelas pessoas que especularam sobre por que e como a água quente e fria soam diferentes parecem ter entendido errado. Se eles tivessem realmente analisado o áudio, teriam visto que as mesmas frequências são produzidas, mas com intensidades diferentes.

Meu primeiro palpite foi que a segunda frequência se deve ao fato de o tamanho das gotículas de água depender da taxa de fluxo de água. Quando mais água está fluindo, no meio do vazamento, as gotas são grandes e produzem frequências mais baixas. A água quente é menos viscosa (mais líquida) e, portanto, não se separa tanto nessas gotículas.

Eu estava menos certo sobre a primeira frequência. Talvez isso se deva a um tamanho de gota padrão e apenas algumas gotas de água tenham um tamanho maior. Mas por que essa primeira frequência estaria aumentando linearmente? Talvez depois que a água atinge a superfície, ela sempre se separa em pequenas gotas e, portanto, elas voltam a cair após o impacto inicial. Talvez, quanto mais água no chão, menores as gotas espirrando de volta, dando o aumento dessa frequência.

Mas Rod Selfridge , um pesquisador da equipe de engenharia de áudio aqui, deu uma explicação melhor possível, que repetirei textualmente aqui.

A linha de frequência mais alta no espectrograma que aumenta linearmente pode estar relacionada ao volume de ar deixado no recipiente no qual o líquido está sendo derramado. À medida que o fluido é derramado, o volume de ar diminui e a frequência de ressonância da 'câmara' restante aumenta.

A linha inferior de frequências pode estar relacionada à força do líquido que está sendo adicionado. À medida que a velocidade de vazamento aumenta, aumentando a força, o líquido que cai empurra ainda mais para dentro do reservatório. Isso significa que uma coluna de ar mais profunda fica presa e se torna uma bolha. Quanto maior a bolha, menor a frequência de ressonância. Esta é a teoria de Minneart e descrita no documento anexo .

Meu último pensamento foi que, para água quente, especialmente fervente, haverá vapor no recipiente e ao redor da área de contato do vazamento. Talvez o vapor tenha um efeito de filtragem acústica e/ou um efeito físico no vazamento ou respingos iniciais.

É claro que uma resposta mais definitiva envolveria alguns experimentos, despejando diferentes quantidades de água em diferentes recipientes. Mas acho que isso já demonstra a necessidade de testar a teoria de qual som ocorrerá contra a análise dos sons reais produzidos.