Тепловой механизм возникновения кавитации

Иногда упоминают и о другом механизме возникновения кавитационных пузырьков — тепловом. Например, считается, что именно такая кавитация обуславливает шум закипающего чайника или кастрюли. Там под воздействием внешнего тепла на горячей стенке или на дне сосуда создаются условия, позволяющие жидкости перейти в парообразное состояние. Давление при этом достаточно велико — оно равно давлению над поверхностью жидкости в сумме с давлением столба жидкости, соответствующим глубине образования пузырька. Пузырёк пара растёт, за счёт теплоты испарения отбирая «лишнее» тепло у ближайшей к нему жидкости и тем самым предотвращая появление пузырьков-«конкурентов» в своих ближайших окрестностях.

Наконец, объём пузырька становится достаточно велик, чтобы под действием архимедовой силы и локальных течений, которые всегда возникают в объёме жидкости при местном интенсивном нагреве, он смог оторваться от своего места и отправиться в самостоятельное плавание. Удалившись от горячей стенки, он попадает в менее нагретую область жидкости. Эти условия становятся недостаточными для поддержания парообразного состояния жидкости внутри пузырька, поэтому пар остывает, начинается его быстрая конденсация, объём пузырька резко сокращается, и он исчезает.

Следует заметить, что таким образом исчезают лишь достаточно мелкие пузырьки, которые имеют большое соотношение площади поверхности к объёму и потому всплывают не слишком быстро, испытывая относительно большое гидродинамическое сопротивление. В воде даже пузырьки диаметром в полмиллиметра часто не исчезают, а успевают благополучно достичь поверхности воды, если глубина их образования лежит в пределах 50 см, — они имеют достаточно большое соотношение объёма к поверхности, и за счёт этого поднимаются достаточно быстро, чтобы пар внутри них не успел остыть в нужной степени, а падение давления жидкости по мере подъёма ведёт к дальнейшему росту их объёма и затруднению конденсации. Тем не менее, заранее трудно сказать, какого именно размера пузырьки успеют исчезнуть, а какого — нет. Слишком много факторов действует на этот процесс в реальности, начиная от конструкции и конфигурации нагреваемой ёмкости и заканчивая текущей температурой жидкости и особенностями подвода тепла.