Die in der Flüssigkeit durch das Umrühren auftretenden Luftbläschen, führen zu einer drastisch herabgesetzten Schallgeschwindigkeit. Dies führt aber nicht zwangsläufig zu einer Tonhöhenänderung, die bei dem benannten "Cappuccino-Effekt" auftritt.
Grundsätzlich hängt die Schallgeschwindigkeit von der Dichte und der Kompressibilität ab, wobei eine hohe Dichte und auch eine hohe Kompr. zu einer niedrigen Schallgeschwindigkeit führen. Wenn man den Kaffee (der eigentlich nur aus Wasser besteht) mit der Luft vergleicht, hat dieser eine hohe Dichte und eine niedrige Kompr.. Da dies, wie vorher beschrieben, gegensätzliche Auswirkungen auf die Schallgeschwindigkeit hat, muss exakt gerechnet werden. Diese Rechnung führt zu dem Ergebnis, dass Wasser eine relativ hohe Schallgeschwindigkeit besitzt. Wenn wir nun den Cappuccino umrühren, setzen wir Luft aus den Blasen frei, und ändern somit zwar die Dichte nur geringfügig, aber die Kompr. nimmt stark zu. Dies führt dazu, dass die Schallgeschwindigkeit im Vergleich mit der Luft niedriger wird.
Warum aber führt das zu einer Änderung der Tonhöhe?
Je höher die Frequenz desto höher nehmen wir einen Ton wahr. Und diese Frequenz wiederum hängt mit der Schallgeschwindigkeit und der Wellenlänge zusammen. Dieser Zusammenhang besagt beispielsweise, dass die Tonhöhe gleich bleibt, wenn sich die Wellenlänge im selben Maße wie die Schallgeschwindigkeit verändert. Da sich aber in der konkreten Cappuccino-Tasse die Wellenlänge nicht verändert, sich eine sogenannte stehende Welle (durch Klopfen entsteht diese zwischen Tassenboden und Flüssigkeitsoberfläche) bildet, aber wie oben beschrieben die Schallgeschwindigkeit ändert, muss sich zwangsläufig die Tonhöhe ändern.
In diesem Fall erhöht sich diese Frequenz mit steigender Ausbreitungsgeschwindigkeit, was eine Folge der verringerten Kompr. der Flüssigkeit ist. Durch den Aufstieg an die Oberfläche der Bläschen, die in dem Cappuccino gelöst waren, verringert sich diese Kompr.. Dies führt zu einer Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und somit auch zu einer Erhöhung der Frequenz der stehenden Welle, was wiederum zu dem hörbaren Anstieg der Tonhöhe führt.
