熱巧克力的聲音魔法
刊登日期: 2023年7月7日

今天（7月7日）是國際巧克力日，不如齊來製作一杯熱巧克力慶祝一下吧！把一包巧克力混合粉倒入杯子中，添加熱水，並用匙羹攪拌均勻。然後，魔法時間 —— 用匙羹不斷輕敲杯底，仔細聽聽聲音的改變。

你能否聽到敲打聲的音調逐漸變高？好吧好吧，這不是魔法，而是物理學！

這神奇的波動學現象稱為「熱巧克力效應」。聲波是一種機械波，需要介質（固體、液體或氣體）傳播。介質中的粒子越密集，傳遞振動所需的時間就越短。這就是聲音在水中的傳播速度（約每秒1,500米）比在空氣中的傳播速度（約每秒340米）快得多的原因。

↑ 各種物質形態的粒子分布

話說回來，當我們攪拌巧克力溶液時，不單加入了香甜可口的可可味，更將氣泡帶進了液體。我們將杯子想像成一端封閉的管道，其基頻 (f) 會受音速 (v) 和管道的長度 (L)，亦即杯子的高度影響。在杯子高度維持不變的情況下，由於聲音在充滿空氣氣泡的液體中傳播速度會變慢，因此你可以聽到杯子傳出較低頻率的聲音。

↑ 基頻與音速的關係

隨着我們不斷敲打杯底，氣泡上升到液體表面破裂而消失，只剩下熱巧克力溶液。敲打聲的音速因而逐漸增加，導致音調越來越高。

現在趕緊攪拌你的熱巧克力，嘗試多幾次這個有趣的小把戲，聽聽聲音的魔法。你也可以嘗試使用其他即沖飲品，例如咖啡和抹茶粉，甚至汽水，看看哪種最適合施展你的聲音魔法。