ホットチョコレート効果
この現象は液中の音速が気泡密度から受ける影響によって説明される。マグカップから発生する音の高さは、カップ底面から液面までの距離を1/4波長とする定常波の周波数によって決まる。この周波数 f は、音速 v を液柱の高さ h の4倍で割ったものと等しい。
f = v 4 h {\displaystyle f={\frac {v}{4h}}}
一様な流体(液体もしくは気体)中の音速 v は流体の密度 ρ と断熱体積弾性率 K に依存する。以下にラプラスによる音速の公式を示す。
v = K ρ {\displaystyle v={\sqrt {\frac {K}{\rho }}}}
水は空気より約800倍密度が高く、空気は水より約15000倍圧縮されやすい。水の中に多数の気泡が作られると、密度は純粋な水とほとんど変わらなくとも、圧縮率(K の逆数)は空気のそれに近くなる。これにより液中の音速は大きく低下する。液体の体積が決まっていれば波長は定数であり、したがって音の周波数(高さ)は気泡の存在によって減少する。
気泡の生成速度が異なると音響的特性も変わるので、加えた溶質の種類を識別することができる。