Вопрос из физики: остывает ли быстрее то, что быстрее нагревается?

[Nikolay2]

Вспомните физику. При нагреве воде передаётся энергия, каким образом не важно. Вода при этом нагревается и скорость-температура зависят от теплоёмкости воды и мощности нагревателя. При достижении 100 вода, при нормальном давлении, переходит в пар. При этом энергия, потреблённая водой при дальнейшем нагреве, переходит в теплоту парообразования. Чем больше мощность тем сильнее кипит вода, т.е. большее количество воды переходит в пар. А при охлаждении энергия воды передаётся конвекцией и излучением в окружающую среду. Как-то так было в 70-х на уроках физики. 

[nblka]

Nikolay2 wrote:

. А при охлаждении энергия воды передаётся конвекцией и излучением в окружающую среду.

не обязательно. Вылейте воду в холодную емкость — будет спокойно (и быстро, если материал емкости позволяет быстро принимать) отдавать теплопроводностью свое тепло стенкам емкости.

[Pope2]

Можно рассмотреть 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.

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.

[Samander]

Малость не так….

В двух словах если про воду на плите:

Нагрев осуществляется за счёт выделения тепловой энергии от нагревательного элемента, которое передаётся кастрюле, а затем воде. Если принять стенку кастрюли термически тонким телом и между плитой и кастрюлей идеальный тепловой контакт, то предположим сразу воде, по формуле: количество тепловой энергии=коэффициент теплоотдачи *разность температур (между плитой и водой)*площадь  поверхности соприкосновения плиты и дна кастрюли.

Отвод тепла для нашего случая с принятыми допущениями: количество тепловой энергии=коэффициент теплоотдачи *разность температур (между воздухом и водой)*площадь  поверхности контакта воды и воздуха, ну и отвод тепла за счет фазового перехода воды (испарения воды).

Ну так вот.  Главную роль тут играет коэффициент теплоотдачи — от поверхности кастрюли к спокойной воде около 450 Вт/м2*град, кипящей воде около 4500 Вт/м2*град, а от поверхности кастрюли к воздуху всего около 5-7 Вт/м2*град (без вынужденного движения воздуха), ну и если закрытая крышкой.

[Автор]

Сообщения