С какой скоростью остывает вода при комнатной температуре
ilona24 7 лет назад Вопрос очень неопределенный. Скорость остывания горячей воды зависит от ее объема (массы), поверхности соприкосновения со стенками сосуда и условиями теплопередачи. Чем больше разность температур между водой и окружением, тем больше скорость остывания. Температура воды будет падать по экспоненте – вначале быстро, потом всё медленнее по мере приближения к температуре окружения. Теоретически время полного выравнивания температур бесконечно велико (экспонента е^-kt никогда не становится нулевой). А условия теплообмена могут меняться в исключительно широких пределах. Одно дело стакан с кипятком поставить в морозильную камеру, охлаждаемую жидким азотом (минут 196оС), другое дело – кипяток в очень хорошем термосе. И если кипятка в нем 100 литров, он будет остывать месяцами. система выбрала этот ответ лучшим в избранное ссылка отблагодарить ilona24 а можно человеческим языком, а то ничего непонятно, или уточните, что такое “по экспоненте”? il63 Прошу прощения, хотя в ответе было пояснено, что “сначала быстро, потом все медленнее”. График зависимости температуры воды в сосуде от времени представляет собой плавную кривую, которая спадает сначала быстро, а потом все медленнее и медленнее. Потому что скорость остывания пропорциональна разности температур этой воды и окружения (например, воздуха, если это стакан с водой). По мере приближения температуры воды к температуре окружающего воздуха эта разность становится все меньше, поэтому и скорость остывания также уменьшается. На практике это легко заметить: очень горячий чай в стакане остынет до температуры, когда его можно пить, быстрее, чем он остынет потом на те же градусы до комнатной температуры. ilona24 Так экспонента – это той график? Спасибо! il63 Ну, если быть точным, то экспонента – математическое выражение, а график показывает, как эта математическая зависимость выглядит. По экспоненте спадает, например, давление воздуха в зависимости от высоты, заряд конденсатора в зависимости от времени и многие другие физические явления. А математическое выражение для них общее. эднат более месяца назад Когда завариваешь, например, зеленый чай, то имеет значение температура воды. Но ведь не будешь специально измерять температуру. Тем более скорость остывания зависит от посуды. Когда-то я прочитала, что до 90 градусов вода остывает всего за минуту, а вот дальнейшее падение идет уже намного медленнее. До 80 градусов в среднем нужно 6 минут. Если открыть крышку, то падение будет быстрее, примерно 5-6 градусов за минуту. комментировать в избранное ссылка отблагодарить Знаете ответ? |
Источник
Сегодня довести воду до кипения не представляет каких-либо трудностей. Для этого нужно всего лишь включить на кухне плиту и поставьте на нее чайник. Обычно кипячение воды занимает всего несколько минут. Но вы наверняка замечали, что после кипения вода охлаждается до своей первоначальной температуры гораздо дольше. Чтобы остыть до двадцати градусов по Цельсию может потребоваться несколько часов (в зависимости от конструкции чайника). Почему вода нагревается быстро, а охлаждается так медленно?
Быстрый нагрев и медленное охлаждение
Давайте рассмотрим это явление на примере металлического чайника, наполненного водой. Вода, которую нужно нагреть от нормальной комнатной температуры (около 20 градусов по Цельсию) до температуры кипения, должна преодолеть разницу в 80 градусов. При этом она поглотит определенное количество энергии, которая преобразуется в кинетическую энергию молекул воды.
Источник изображения: mineral-medix.com
Количества тепла, необходимое для нагрева тела определенной температурой, можно рассчитать с использованием следующего соотношения:
Q = масса тела * удельная теплоемкость * разница температур
Из этой простой формулы есть несколько интересных следствий. Чем больше масса тела, тем больше тепла оно потребляет. Разные вещества потребляют разное количество энергии. Чем выше желаемая температура, тем больше энергии нам потребуется на нагрев.
Охлаждение работает точно так же, но с одним небольшим отличием – тепло в этом случае передается от горячей воды во внешнее пространство вокруг чайника.
Температура варочной панели обычно составляет несколько сотен градусов Цельсия. Поэтому она может передавать значительное количество энергии в воду и быстро нагревать ее до температуры, при которой она начинает испаряться (100 °С) Для такого же быстрого охлаждения нам понадобится такая же большая разница температур – температура внешней среды должна быть минус несколько сотен градусов Цельсия. Безусловно, ничего подобного в природе не встречается, поскольку минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной -273,15°С (абсолютный ноль температуры). А наш хладагент (воздух вокруг чайника) имеет температуру около + 20 °C. Таким образом, охлаждение происходит намного медленнее, чем нагрев воды.
Тепло – вид энергии
Большинство людей недооценивает количество энергии, которую потребляет вода для ее нагрева. Для нагрева 1 кг воды на 1 градус требуется 4187 Дж. На первый взгляд это не очень интересно.
Но представьте, что мы приложим то же количество энергии не для нагрева 1 кг воды, а для ее ускорения (кинетическая энергия).
Источник изображения: dw.com
Согласно формуле E = (m * v2) / 2, 1 кг воды при приложении 4187 Дж энергии достигнет скорости 329 км / ч. Это скорость, которую развивают некоторые скоростные поезда при оптимальных условиях.
Точно так же эта энергия может быть затрачена на преодоление гравитационного поля Земли. Тогда 1 кг воды будет находиться на высоте 426 метров (высота Эйфелевой башни 324 метра)
Эйфелева Башня. Источник изображения: REUTERS/Gonzalo Fuentes
До сих пор мы говорили о количестве энергии, необходимой для повышения температуры воды на один градус….А теперь представьте, какое количество энергии скрывается в 62 кг «живого веса» человека ( (среднее значение), если наши тела обычно на 20 градусов теплее окружающей среды.
Источник изображения: pixabay.com
Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!
Источник