Comments 46
К этой задаче есть дополнение — когда добавлять сахар в чай если надо: а) погорячее, б) похолоднее
+3
Или сливки в кофе.
+1
На сколько я знаю, у сахара отрицательная теплота растворения. То есть растворяясь он охлаждает.
+6
да, и в этом нюанс школьной задачи. Подобная же задача про какой стакан остынет быстрее с чайной ложкой ли без.
0
Если ложка пластиковая, то без разницы.
0
Не «без разницы» а «без видимого эффекта». Конечно разница будет. Тем более, как мы уже поняли из статьи, ложка может быть большая по площади а снаружи, например, жидкий азот.
+3
Уточню — «без существенной разницы». Я, разумеется, в курсе что всякая физическая задача бесконечно сложна, потому что на всякое физическое тело действуют одновременно все законы физики. В том числе и еще не открытые.
+5
ложка может быть большая по площади а снаружи, например, жидкий азот.И начались «урановые ломы» :)
+8
У меня кстати похожий вопрос. Отключили горячую воду. Вы нагреваете чайник воды и выливаете в таз. Мыться вы начнете через 5 минут. Есть два варианта — сразу добавить холодной воды или через 5 минут.
В каком варианте потеряется меньше тепла? Если воды добавить сразу, то будет меньше разница температур с окружающей средой и по идее медленнее будет теплоперенос.
В каком варианте потеряется меньше тепла? Если воды добавить сразу, то будет меньше разница температур с окружающей средой и по идее медленнее будет теплоперенос.
0
Все верно. Горячая вода потеряет больше тепла, чем теплая (смешанная) за то же время. Но еще лучше сначала налить холодной воды. Она нагреется, прежде чем вы добавите горячей.
+3
Вот только площадь поверхности воды (по которой идёт теплообмен) станет заметно больше. Имхо сомнительное решение.
+1
Этот эксперимент на практике просто невозможно проделать. Остается довольствоваться только одной теорией.
-1
А эти формулы учитывают все три канала передачи тепла: конвекцию, излучение и испарение?
0
Нет такой формы передачи тепла как испарение. Учитывается только кондуктивная передача тепла.
0
А разве с верхней поверхности не происходит испарение?
И разве испарение не сопровождается понижением температуры жидкости?
И разве испарение не сопровождается понижением температуры жидкости?
+1
Все верно, но фундаментальных способов обмена теплом три: конвенкция, излучение, теплопроводность. Испаряясь, вода теряет энергию за счет всех трёх. Пар поднимается вверх, так как теплее (конвенкция), излучает, по той же причине, и обменивается с воздухом кондуктивно, так как соприкасается с ним непосредственно. Если говорить об испарении, необходимо учесть влажность воздуха (во влажном испарение замедляется), давление (при низком испарение интенсивнее), а также обдув (при обдуве испарение интенсивнее). Верно кто-то здесь подметил, что физическая задача бесконечно сложна, и все-все учесть крайне сложно.
0
Вот и я про то же: после смешивания мы имеем одно зеркало испарения. И скорость потери тепла от испарения будет сильно зависеть от: влажности, температуры, скорости движения окружающего воздуха.
+1
И мне кажется, что испарение может вносить заметный вклад в теплопотери стакана.
Плюс влияние размеров стакана — при одних его пропорциях в жидкости разовьется естественная конвекция и теплота будет переноситься от внутренних горячих слоев к холодным стенкам, а при других конвекция может и не возникнуть.
Плюс влияние размеров стакана — при одних его пропорциях в жидкости разовьется естественная конвекция и теплота будет переноситься от внутренних горячих слоев к холодным стенкам, а при других конвекция может и не возникнуть.
+2
Следующая задача на практически ту же тему:
На плите кипящая кастрюля (100°, 1 литр воды).
Нам требуется два литра кипятка. Варианты: долить в кастрюлю (вместимости хватит) один литр холодной и дождаться кипения, либо взять еще одну кастрюлю, налить туда литр холодной воды и поставить на конфорку рядом.
Если пренебрегать теплоотдачей и краевыми эффектами нагревания самой кастрюли, то варианты эквивалентны.
Но в свое время я на спор попытался доказать теорию практикой и с треском проиграл человеку, который у плиты проводил времени больше чем я, но совершенно не знал физику.
На плите кипящая кастрюля (100°, 1 литр воды).
Нам требуется два литра кипятка. Варианты: долить в кастрюлю (вместимости хватит) один литр холодной и дождаться кипения, либо взять еще одну кастрюлю, налить туда литр холодной воды и поставить на конфорку рядом.
Если пренебрегать теплоотдачей и краевыми эффектами нагревания самой кастрюли, то варианты эквивалентны.
Но в свое время я на спор попытался доказать теорию практикой и с треском проиграл человеку, который у плиты проводил времени больше чем я, но совершенно не знал физику.
+1
И что быстрее получается?
Я бы (пока без особой физики) поставил на литр холодной рядом, поскольку разница между пламенем комфорки и водой будет больше, соответственно передача тепла — быстрее. И, в этом случае, греть будут две комфорки — левая будет поддерживать температуру кипятка (который достаточно много тепла отдает), а правая — нагревать свежий кипяток.
Я бы (пока без особой физики) поставил на литр холодной рядом, поскольку разница между пламенем комфорки и водой будет больше, соответственно передача тепла — быстрее. И, в этом случае, греть будут две комфорки — левая будет поддерживать температуру кипятка (который достаточно много тепла отдает), а правая — нагревать свежий кипяток.
0
Я так понял что комфорка всегда одна. Либо холодная вода греется с кипятком, либо кипяток простаивает, пока холодная греется отдельно. иначе ответ очевиден.
0
Ответ вовсе не очевиден. Попробуйте в домашних условиях.
Хотя нужны две одинаковые кастрюли и две одинаковые конфорки.
Обе конфорки нагреты, на одной в кастрюле варится литр кипятка, в руках у вас еще два раза по литру.
Правой рукой выливаем воду в кипяток, левой рукой — в пустую кастрюлю поставленную на конфорку.
Смотрим что быстрее закипит :)
(Ну, можно обойтись одной кастрюлей, одной конфоркой и секундомером)
В конце же концов нас интересует не квадратный конь в стерильных условиях. А практическое решение прикладных задач. Что толку от всего матана, если чашечка кофе с молоком будет остывать быстрее/медленнее пока официант её несет к столику чем отдельно тот же кофе и то же молоко по отдельности?
Хотя нужны две одинаковые кастрюли и две одинаковые конфорки.
Обе конфорки нагреты, на одной в кастрюле варится литр кипятка, в руках у вас еще два раза по литру.
Правой рукой выливаем воду в кипяток, левой рукой — в пустую кастрюлю поставленную на конфорку.
Смотрим что быстрее закипит :)
(Ну, можно обойтись одной кастрюлей, одной конфоркой и секундомером)
В конце же концов нас интересует не квадратный конь в стерильных условиях. А практическое решение прикладных задач. Что толку от всего матана, если чашечка кофе с молоком будет остывать быстрее/медленнее пока официант её несет к столику чем отдельно тот же кофе и то же молоко по отдельности?
0
Условия интересные, нужно подумать. Решая подобные задачи, никто не требует от вас ответа с 5-ой цифрой после запятой. Важно уловить взаимосвязи. Вы должны понять что от чего зависит и на сколько. Уверен, выводы можно применить ко многим практическим вопросам, не ограничиваясь лишь чашечкой кофе.
0
в пустую кастрюлю поставленную на конфорку.важный момент в том, нагрета ли до 100+ градусов пустая кастрюля.
0
Если цель — быстрее получить кипяток, то нужно налить часть холодной воды в горячую, оставшуюся холодную поставить на вторую конфорку. Разделить нужно с таким расчётом, чтобы обе кастрюльки закипели одновременно. Считать лень, но думаю поделить нужно примерно пополам, так как при высокой температуре пламени можно приблизительно считать скорость нагрева равномерной.
0
Мне кажется, что добавив холодную воду в кипяток — это выигрышный вариант, поскольку перемешиваясь, вода очень быстро примет среднюю температуру, так как площадь передачи тепла безумно большая.
А вот грея литр холодной воды в соседней кастрюле — это долго. Даже если кастрюля будет раскалена добела — не хватит её теплопроводности по сравнению со смешиванием.
А вот грея литр холодной воды в соседней кастрюле — это долго. Даже если кастрюля будет раскалена добела — не хватит её теплопроводности по сравнению со смешиванием.
0
Идея в том, чтобы разделить один долгий процесс на два более коротких и идущих параллельно. У нас две конфорки, но если смешать всё, то работать будет только одна, грея 2 литра тёплой воды. Если не смешивать совсем, то одна конфорка будет перегружена, грея литр холодной, а другая будет работать вхолостую, грея и так горячую воду. Если разделить, то обе конфорки будут задействованы — одна будет греть ~1.5 литра тёплой, другая ~0.5л холодной. Оптимум — обе конфорки заканчивают греть свои кастрюльки за одно и то же время.
0
Имхо, долив и нагрев будет быстрее, чем нагрев в другой емкости с нуля. Емнип, объемная теплоемкость воды понижается с ростом температуры.
0
Кастрюля с двумя литрами — 11:45
Прогретая кастрюля с одним литром — 9:20
Сложно определить, что такое кипение. Когда в кастрюле с одним литром поверхность уже бурлила, в кастрюле с двумя литрами, при похожем состоянии дна, пузыри никак не могли добраться до поверхности, поглощаясь водой.
Прогретая кастрюля с одним литром — 9:20
Сложно определить, что такое кипение. Когда в кастрюле с одним литром поверхность уже бурлила, в кастрюле с двумя литрами, при похожем состоянии дна, пузыри никак не могли добраться до поверхности, поглощаясь водой.
0
k = k_s + k_b + k_t
Это неочевидно.
0
Тут. В двух словах, потеря тепла через дно, боковые стенки и поверхность происходит параллельно (независимо). Вот если бы сначала теплообмен шел через дно, потом через боковую стенку и затем поверхность, формула была бы:
0
Вместо кучи формул нарисовали бы лучше один график — статья бы от этого выиграла намного.
+6
Где матан?
0
а можно автора попросить в конце статьи все-таки написать практический вывод, соответствующий поставленному условию в задаче (ну как в школе учили):
Например, можно указать, что при исходной температуре холодной в 15, кипятка 95 и комнатной 20 получается, что холоднее будет смесь, приготовленная через 10 минут, а не «ранняя».
вот здесь уже почти «наклевался» сколь-нибудь практический вывод.
В идеале, как писали выше, увидеть бы графики для сколь-нибудь стандарнтых значений, например, 15 vs 100 и при какой температуре окружающей среды получается перелом.
Т.е., после этого можно будет с чистой совестью говорить, что «в домашних условиях, с если нужно сохранить температуру, более выгодно смешивать раньше, чем позже»
Вопрос: в какой смеси вода будет горячее?Хотелось бы где-то в пределах "Таким образом" и "А на самом деле..?" увидеть что-то более конкретное, чем ΔT и e.
Например, можно указать, что при исходной температуре холодной в 15, кипятка 95 и комнатной 20 получается, что холоднее будет смесь, приготовленная через 10 минут, а не «ранняя».
ввиду того что горячая вода чаще всего «горячее» чем холодная «холоднее» относительно комнатной температуры
вот здесь уже почти «наклевался» сколь-нибудь практический вывод.
В идеале, как писали выше, увидеть бы графики для сколь-нибудь стандарнтых значений, например, 15 vs 100 и при какой температуре окружающей среды получается перелом.
Т.е., после этого можно будет с чистой совестью говорить, что «в домашних условиях, с если нужно сохранить температуру, более выгодно смешивать раньше, чем позже»
+1
К примеру 15 vs 100. (15+100)/2 = 57.5 — температура перелома. Таким образом если комнатная 25 градусов (25 < 57.5), ранняя смесь будет теплее. Если комнатная 60 градусов (60 > 57.5) — смесь приготовленная через 10 мин.
0
Сорри за некропост, но вывод из статьи не очень соответствует задаче.
В самом начале, просто указаны два стакана, почти питьевые, и «горячая» и «холодная» — без указания температур стаканов и окружающей среды.
Поэтому напрашиваются логичные дефолтные условия — горячая вода — например кипяток или горячая вода из крана (50-70 градусов), а холодная — околокомнатной температуры, в условиях обычной комнаты.
В стандартной ситуации, без всяких формул понятно, что в первом стакане вода будет горячее, поскольку она сразу смешивается, и общая площадь поверхности соприкосновения воды с окружающей средой меньше, чем у второго стакана, где две половинки остывали отдельно, обладая «дополнительной стороной» соприкосновения с окружающей средой.
Но когда в конечном счете сделаны выводы на основании кучи формул и внезапном ВВОДЕ новых дополнительных условий — как-то не очень комильфо.
В самом начале, просто указаны два стакана, почти питьевые, и «горячая» и «холодная» — без указания температур стаканов и окружающей среды.
Поэтому напрашиваются логичные дефолтные условия — горячая вода — например кипяток или горячая вода из крана (50-70 градусов), а холодная — околокомнатной температуры, в условиях обычной комнаты.
В стандартной ситуации, без всяких формул понятно, что в первом стакане вода будет горячее, поскольку она сразу смешивается, и общая площадь поверхности соприкосновения воды с окружающей средой меньше, чем у второго стакана, где две половинки остывали отдельно, обладая «дополнительной стороной» соприкосновения с окружающей средой.
Но когда в конечном счете сделаны выводы на основании кучи формул и внезапном ВВОДЕ новых дополнительных условий — как-то не очень комильфо.
0
под катом «интересненькое» ошибка в том переходе, где появляется sqrt(e):
sqrt(e) * exp(-k deltat) — это не exp(-1/2 k deltat), а exp(-k deltat + 1/2)
sqrt(e) * exp(-k deltat) — это не exp(-1/2 k deltat), а exp(-k deltat + 1/2)
0
Sign up to leave a comment.
Задача про четыре стакана