Кажется, кислород и в масле неплохо растворяется
А так решение бы было элегантным.

Потому, что температурный градиент исчезает и кавитационные пузырьки уже не образуются .
Кстати, зародышами кавитационных пузырьков выступает выделяющийся из воды растворенный газ, но по величине парциального давления преобладает водяной пар.

Как известно, практика - критерий истины. Поэтому берём обычный, недисковый чайник с трубчатым электронагревателем (ТЭН), наливаем 1/2 объёма кипячёной воды (в ней почти нет растворенного воздуха), включаем, смотрим сверху.
Сначала видим только конвекционные потоки воды, затем появляются мелкие пузырьки пара на поверхности ТЭНа, но они даже не могут оторваться, а схлопываются, едва площадь их контакта с горячей (>100 С) поверхностью уменьшается из-за сферичной формы пузырьков. Эти схлопывания сливаются в шум, который усиливается с ростом температуры воды, т.к. пузырьки пара уже успевают оторваться от ТЭНа, пройти немного вверх, прежде чем схлопнуться в более холодных слоях воды. Всё это хорошо видно нам сверху. Шум достигает максимума, когда весь объём воды занят "аннигилирующими" пузырьками. Но когда температура воды приближается к 100 С, многие пузырьки успевают достигнуть поверхности и там почти беззвучно лопнуть в атмосферу. Шум начинает стихать, а при t=100 С уже все пузыри (они выросли в размерах!) пара выходят на поверхность, что сопровождается характерным клокотанием, а не шумом.
Понятно, что чем меньше мощность чайника, тем он тише, а если температура ТЭНа будет лишь чуть-чуть выше 100 С, то и шума не возникнет, т.к. вода будет плавно, конвекционно нагреваться без образования пузырьков пара. Кто пользовался маломощными ~150 Вт кипятильниками в стакан, тот это замечал.
А применение термина "кавитация" здесь весьма спорно, т.к. "Кавитация — (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны" (из Википедии). А в нашем случае, пузырьки пара образуются не из-за местного понижения давления, как например, на лопастях гребных винтов, а из-за местного перегрева. Хотя, в других источниках, могут быть иные мнения.

Гы-гы-гы, видно тебе делать не фиг, икспериментатор .
От растворенного воздуха полностью не избавишься, хоть закипятись . Он и в кипящей воде растворяется. Всё это давно и хорошо известно, посмотри какой-нибудь физико-химический справочник где есть растворимость газов в воде. Растворимость изменяется с температурой по экспоненте, а не дискретно. А потому растворенный газ в воде будет всегда.
Именно оно и есть. Разрежение возникает на границе слоёв жидкости, когда один слой движется быстрее, чем другой. Что и наблюдается в чайнике из-за неравномерного быстрого нагрева.
Вот я про то и говорю.
Сделай нагрев более равномерным, с меньшей скоростью, мешалочку ещё поставь и шуметь не будет .
Одним словом, надо избавляться от температурных градиентов и создавать изотермические условия во всём объеме воды.

Это есть, но при 100 С в воде не более 0,002% по массе растворенного воздуха, можно пренебречь. Ещё один способ - использовать для опыта талую воду.

Вряд ли это вызывает образование кавитационных полостей. Эти конвекционные потоки видны невооруженным глазом, их скорость порядка 0,1 м/с. Размешивая воду ложкой в стакане можно достичь бОльших скоростей и их градиентов, однако, при этом кавитации не наблюдается .

Пренебречь нельзя, для зародышеобразования кавитационных пузырьков достаточно любого, даже самого малого, количества растворенных газов. Талая вода абсолютно ничего не решает.
Во-во, сам и показал хороший пример . Размешивание воды ложкой, как раз, тоже ведёт к образованию кавитационных пузырьков. Это видно и на обычной воде, но гораздо лучше можно наблюдать на жидкости специально насыщенной газами.
Помешай ложкой стакан с газировкой или с шампанским . Либо даже просто бутылку потряси (открытую или потом сразу открой). Хорошая тоже задачка для "Занимательной физики", но ответ на неё уже дан.
Для нагреваемой же жидкости скорости потоков необходимые для образования кавитационных полостей нужны меньшие, чем для холодной. Надеюсь, понятно почему.

Не поленился, проверил: интенсивно размешивал ложкой кипяченую воду в 1 л банке. Кавитационных полостей не наблюдалось. Но иногда происходил захват воздушных пузырьков из атмосферы . К тому же, кавитация сопровождалась бы шумом, а в этом опыте, кроме звяканья ложки, других звуков не было .
Сравнение с шампанским некорректно: этот напиток насыщен газом СО2 под повышенным давлением, и уже при Р=1 атм. газ интенсивно выделяется из раствора, его и перемешивать не обязательно.
А для простой воды, при t=20 С, давление насыщенного водяного пара р=2337 Па, т.е примерно 1/40 часть от нормального атмосферного. Для этих параметров, граничная скорость V=14 м/с. Таких скоростей потоков воды в чайнике нет. Конечно, при t=99 С, кавитация, возможно, будет и при V=0,1 м/с, но чайник начинает шуметь примерно при t=30 С, а самодельные "сверхмощные" кипятильники шумят уже сразу в холодной воде. Так что, кавитация "подключается" лишь перед самым закипанием, и не вносит существенного вклада в шум чайника.

Ну точно тебе заняться больше не чем . Размеры кавитационных зародышей порядка 10-4 см. Их, ясно, не увидишь. А дальнейший рост зародышей зависит от конкретных внешних условий.
Образование кавитационных полостей и их последующее схлопывание будет происходить при любых перемещениях жидкости. Более того, этот процесс может происходить даже в совершенно чистой (без растворенных газов), однородной и внешне неподвижной жидкости, т.е. даже и ложкой мешать не надо! В этом случае образование кавитационных полостей протекает за счет существования случайных тепловых флуктуаций среды и флуктуаций сил межмолекулярного взаимодействия. Такой процесс образования кавитационных полостей называют гомогенной нуклеацией и в нём размер зародышей ещё меньше, порядка 10-8 см.
Это не я всё придумал. Тема давно изучена, разработан мат.аппарат. Что там в Википедии пишут лень смотреть, этот источник далеко не всегда заслуживает доверия. Вот на вскидку парочка нормальных книг по теме: Кнэпп Р., Дейли Д., Хэммит Ф. Кавитация. М., "Мир". 1974; Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкости. Л., "Наука", 1975. Наличие шума совершенно не обязательно. Будет шум или нет, при схлопывании кавитационных пузырьков, зависит, главным образом, от величин давлений достигаемых при схлопывании и общего количества кавитационных пузырьков, т.е. это функция внешних условий.

Даю инструкцию по правильному проведению эксперимента с шампанским:
1) Открыть бутылку с шампанским (или любой газ.водой) и дождаться выхода повышенного давления СО2, т.е. выравнивания давления до атмосферного.
2) Налить шампанское (газ.воду) в стакан. Уже при этом перемещении жидкости будет происходить "вскипание", но для чистоты эксперимента дождёмся прекращения газовыделения.
3) Начинаем мешать ложкой жидкость в стакане. Жидкость опять "закипает".
Такой эксперимент вполне корректен. Существенно лучшая, чем у воздуха, растворимость CO2 в воде заметно облегчает наблюдение за процессом.
В обычной воде всё протекает аналогично, но просто наблюдать визуально это гораздо сложнее.
1)Откуда цифра по граничной скорости всплыла? Тут совершенно конкретный расчет должен быть для заданных условий (параметров чайника).
2) Скорости и направления микропотоков визуально оценить нельзя, то что мы видим есть уже суперпозиция разнонаправленных микропотоков, когда общая наблюдаемая скорость будет сравнительно низкой. Какая будет скорость на расстоянии скажем 1 мм от кипятильника?
По "сверхмощным" кипятильникам совершенно правильно заметил, они как раз и создают наибольшие температурные и скоростные градиенты. Температура воды у стенок чайника будет ещё исходной, а вот на поверхности самого нагревательного элемента может быть близка к Ткип., соответственно там "шумная кавитация" и зарождается.
Интересно услышать альтернативную версию.

От теории возвращаемся снова к практике - к нашему шумящему чайнику:
1) Граничная скорость V=14 м/с получена из формулы числа кавитации для нормальных условий в чайнике.
2) Если в чайнике и есть кавитационные микрополости размером (10-6) м, то их вряд ли услышишь при схлопывании, энергии маловато. А вот паровые пузырьки на ТЭНе хорошо видны, их размер 0,1 - 3 мм.
3) Опыт с шампанским снова не вполне корректен: в стакане над "полувыдохшимся" напитком устанавливается слой углекислого газа с давлением Р СО2 = 101325 Па (атм. давл.), в то время как в обычном воздухе парциальное давление СО2 примерно 30 Па. Понятно, что любое перемещение воздуха над стаканом уменьшит Р СО2, и вызовет газовыделение из жидкости.
4) Если всё же предположить, что чайник шумит из-за кавитации в результате градиента скоростей конвекционных потоков, а не из-за простого закипания воды на поверхности ТЭНа при t>100 С, то чайник может шуметь и при температуре ТЭНа менее 100 С ! (при норм. атм. давл.). Уверен, что это не так, а доказавшему обратное, незамедлительно ставлю 5 бутылок вышеупомянутого напитка .

Ссылочку собственную внимательно посмотри
Там чёрным по белому написано, что кипение воды и есть кавитационный процесс.

О чём ещё говорить.
Гони 5 бутылок .
А вот про 14 м/с там ни слова, сам что-ли считал по формуле Бернулли?
Тогда стопудово нагрев не учитывал, соответственно и результат к чайнику отношения не имеет.
Это зародыши только от 10-8 до 10-4, а дальше пузырёк может расти, а может и нет - функция конкретных внешних условий. Как и энергия при схлопывании (незабываем только про закон сохранения, источник энергии внешний нагрев). Сама энергия в конкретном схлопывающемся пузырьке ничтожна, лучше говорить о величине температуры и давления. Давления и температуры, достигаемые при схлопывании даже невидих кавитационных пузырьков могут быть, мама не горюй. Для примера, в дейтерированном ацетоне ультразвуком создают невидимые кавитационные пузырьки, при беззвучном схлопывании которых создаются условия достаточные для возникновения термоядерной реакции. Фиксируют по нейтронному всплеску. Доклад на эту тему слушал в Снежинске в своё время.
Опять за своё .
Налей стакан до краев или просто сдуй CO2 над стаканом, новый CO2 не выделится т.к. равновесие по давлению уже достигнуто. А вот если тряханёшь жидкость, то пожалуйста.
А как ты отделяешь кавитацию от закипания? Это как "Партия и Ленин" .

Возвращаясь к задаче о магнитных свойствах сгоревшей спички.
Были высказаны две основные гипотезы:
1) Усиление магнитных свойств на деле есть лишь увеличение относительной доли магнитного вещества - оксида железа-3 Fe2O3 (железный сурик, бурый железняк), т.к. другие компоненты выгорают.
2) Усиление магнитных свойств происходит из-за химического превращения оксида железа из бурого Fe2O3 в чёрный Fe3O4 (магнетит) при высокой температуре.
Как известно, Fe2O3 обладает слабыми магнитными свойствами, а Fe3O4 - сильными. Опыт, приведёный ниже, ставит под сомнение гипотезу №1, т.к. спичка со сгоревшей головкой, но целой палочкой (длинная) хорошо притягивалась и удерживалась магнитом, в то время как половинка несгоревшей (короткая) вообще не притягивалась:


Т.е. происходит многократное увеличение именно силы притяжения, а не просто эффекта удержания за счёт меньшего веса сгоревшей спички.
Теперь попробуем выделить из целых спичек магнитный материал "холодным способом", и изучить его свойства. Для опыта берем коробок обычных коричневых спичек пр-ва г. Томск, счищаем спичечную массу c головок, измельчаем. Проверяем магнитные свойства - очень слабые. Помещаем смесь в колбу с водой, кипятим 2 часа, сливаем раствор с осадка, снова добавляем воду, кипятим, отделяем буро-коричневый осадок, высушиваем его. Таким образом, мы удалили из смеси бертоллетову соль КСlO3 (растворилась в горячей воде), клей, серу S (за счёт флотации), и в остатке у нас Fe2O3 + немного MnO2 + молотое стекло. Проверяем магнитные свойства - такие же слабые, несмотря на значительное увеличение относительной доли Fe2O3.
Для сравнения сжигаем исходную спичечную массу, измельчаем шлак - полученный чёрный порошок отлично притягивается к магниту даже через плотную бумагу.
Может ли Fe2O3 при высоких температурах переходить в Fe3O4 ? Ответ находим в классическом учебнике химии для ВУЗов: Основы общей химии, Некрасов Б.В., 1973 г., Т2, стр.368. Там приводится диаграмма термического равновесия Fe2O3 - Fe3O4 , из которой видно, что при Т>1450 С, равновесие смещено в сторону Fe3O4. Такие температуры, несомненно, достигаются при горении головки спички, т.к. пламя имеет белый цвет.
Таким образом, гипотеза №2 получает экспериментальное подтверждение и теоретическое обоснование.

Ещё раз про кавитацию (не к ночи будет помянута): я уже обращал внимание, что в разных источниках её по-разному определяют. Если толковать кавитацию как образование полостей с паром, независимо от причин (повышение Т или понижение Р), то мы не различим кавитацию и кипение. Но в технике под кавитацией понимают, всё-таки образование полостей, вследствии локального понижения давления, и я разделяю именно эту точку зрения.
А 5 бутылей получит тот, у кого чайник явно зашумит при температуре ТЭНа менее 100 С. И опыт будет воспроизводим. Халява не пройдёт .

О гипотезе №3 забыл - полиморфный переход альфа-модификации Fe2O3 в гамма-модификацию. Она имеет лучшие магнитные свойства и широко использовалась для изготовления магнитофонных пленок. Для полиморфного перехода как раз нужен нагрев до 600-700С.
А что касается диаграммы равновесия Fe2O3-Fe3O4, то когда температура начнет естественным образом уменьшаться с 1450 С до комнатной, равновесие опять должно сместиться к исходной Fe2O3, на то оно и равновесие. Так, что это ещё не аргумент .
Для закалки равновесия (термин такой есть) надо очень быстро охлаждать вещество хладогентом с большой теплоёмкостью (например, сразу после сгорания спичку в воду сунуть), тогда возможно бы это и пролезло.
А что с анализом на Fe2+? Вроде делать собирался, вот это было бы доказательством.
Вообще-то пузырёк с паром и образуется "вследствии локального понижения давления" т.е. нет никаких двоякосмысленных толкований термина кавитация. "Физический энциклопедический словарь" посмотри, там кратко и ёмко про кавитацию сказано и про шум ею создаваемый, а также и про жидкость насыщенную хорошо растворимым газом (эксперимент с шампанским).
Ну вообще-то, если говорить о равновесной системе, то ТЭН, пока вода не закипела, до 100 С и не нагревается . Вода весьма эффективно тепло снимает. Ну а если 5 обещанных пузырей выдавать не хочешь , то, ожидаемо, будешь прикрываться тепловой неравновесностью .
В принципе, эксперимент сам можешь провести, раз уж нравится тебе это занятие. Водоизолируй и закрепи на шумящем ТЭНе термопару с выходом на китайский тестер (они, как правило, сейчас с термопарами в комплекте идут и позволяют температуру измерять). Помести ТЭН с термопарой в стакан с водой и включи. Следи за изменением температуры и кавитационного шума.

При достаточной мощности ТЭН нагревается >100 С, т.к. покрывающие его пузырьки пара создают теплоизоляцию. Никогда не кидал раскаленную до красна гайку М20 в ведро с водой? Она там ещё секунд 5 светится и шипит.

Опыт с обнаружением Fe2+ не так-то прост: шлак от спичечных головок не удалось растворить в соляной кислоте (а кстати, Fe2O3 в ней легко растворяется), горячая серная не подходит - она окислит Fe2+ до Fe3+ . Есть, конечно, способ - сплавление шлака со щелочами, пока не пробовал. А вот реакция Fe2O3 -> Fe3O4 + O2 является необратимой (источник - тот же учебник химии). В общем, впереди ещё широкое поле для эксперимента, не всё же только из инета черпать .

А всем, уставшим от чайников и спичек, предлагаю простую с виду задачку. Верёвку длиной а подвесили за концы на горизонтальной линии с расстоянием между концами b (b<a). Найти провис верёвки h.
Эту задачку я придумал в 9-м классе, но смог решить только на 2-м курсе института. Интернета тогда не было .

Ну вот, как я и предполагал, за неравновесность спрятался .
Гайка совсем другое дело, она предварительно нагрета значительно выше Ткип. воды.
А вот первоначально холодный ТЭН находится в контакте с водой, обладающей хорошей теплоёмкостью и теплопроводностью и вода должна эффективно снимать тепло и не позволять нагреваться ТЭНу выше 100 С. Вряд ли разработчики ТЭНов пренебрегают этим и делают какие-то сверхмощные неравновесные нагреватели, это, по меньшей мере, срок службы их сокращает.
Ладно, вот конкретный пример. У меня (да и у многих) электрочайник пластмассовый на 2.28 кВт (что довольно много, но есть и ещё мощнее!). Он классически шумит при нагревании воды. Но думаю, ты не станешь утверждать, что у него дисковый ТЭН выше 100 С разогревается? В таком случае пластмасса, находящаяся в непосредственном контакте с металлом нагревательного элемента, долго бы не жила.
Привожу точный рецепт одного из составов массы спичечных головок:
53% KClO3, 1.1% K2Cr2O7, 1.5 % MnO2, 5.5% S, 4.5% ZnO, 7.1% Fe2O3, 16% стекло молотое, 11% клей костный, 0.3% гуммиарабик.
Другие составы подобны, лень их писать.
Т.е. там в массе сгоревшего остатка стекла больше, чем оксида железа + ещё всякая "дрянь", по мелочи. Тот же пиролюзит в соляной кислоте только при нагревании растворяется. Если Fe3O4 будет образовываться, то он растворится в соляной кислоте без проблем, он мелкодисперсный (см. Хим. энциклопедию). Трудно растворим только предварительно отожжённый природный магнетит.
А вот в Хим.энциклопедии, наоборот, говорится, что Fe3O4 окисляется при нагревании на воздухе до Fe2O3 .
В принципе, об этом же диаграмма равновесия из учебника Некрасова говорит, иначе это была бы неравновесная реакция.
Максимально возможный провис: h2=a2/4 - b2/4.
Ну а меньших значений сколько угодно много, в зависимости от соотношения а/b.