Дуть или не дуть?

    Всем известно, что чай остывает быстрее, ежели на него дуть. Мне же стала интересна эффективность такой процедуры в цифрах. Поэтому мной был поставлен эксперимент, суть которого изображена на картинке ниже. Если вам интересны результаты — добро пожаловать под кат.



    Суть эксперимента проста как дверь. В два одинаковых стакана наливается одинаковое количество воды, равной температуры. Два идентичных датчика (DS18B20) передают данные на компьютер, где температура строится в виде графиков. Обдувая один из стаканов — фиксируем изменения. Ниже изображена процедура «калибровки», суть которой — получить относительную разницу показаний двух сенсоров, находящихся в одних и тех же условиях.





    График изменения при остывании стакана с нагретой водой до комнатной температуры:



    В этом эксперименте нас больше интересует относительная точность, нежели абсолютная. И, как видно из графика ниже, разница в показаниях двух датчиков менее градуса, в диапазоне температур эксперимента.



    Сам эксперимент. На стаканах можно видеть метки изоуровня воды. Обдувать начинаем спустя примерно 5 минут, дабы эксперимент был чище.





    Графики абсолютной:



    И относительной температур:



    Выводы: Результаты эксперимента говорят сами за себя. Если вы хотите остудить чай быстрее, вам определенно стоит дуть.

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 98

    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        +9
        Я пользуюсь третьим вариантом, его тоже можно включить в эксперимент:

        3. Берем кружку, наливаем туда холодное молоко, ставим кружку в микроволновку на минуту. Вынимаем кружку из микроволновки и наливаем туда горячий кофе.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            0
            Всегда так делаю, если есть микроволновка, но нет парогенератора на кофеварке. Если нет микроволновки и парогенератора, то в молоко наливаю кофе, но если наливать в кофе молоко, то должно быть горячее. так как стакан от горячего кофе уже нагреется, а если молоко холодное залить, то стакан при залитом горячем кофе будет холодным, кофе быстрее остынет.
              0
              Будто бы теплопроводность и теплоемкость стакана существенно зависит от температуры.
                +1
                по тактильным ощущениям теплее, если в кофе лить холодное молоко.
                  0
                  Возможно это просто от того, что теплопроводность стакана очень конечная, и после горячего кофе он не сразу остужается молоком.
                  Так же возможен психологический эффект, что мозг помнит горячую температуру стакана и думаю что оно теплее, чем когда там изначально холодное молоко и стакан холодный. Хотя итоговая температура может быть одинаковой.
                  По идее надо мерять после установления температуры, минут через 5-10.
                    0
                    Это легко проверить, одновременно наливая в два стакана — в один молоко в другой кофе, и сразу же наоборот. Сравнить температуру обоих стаканов гораздо проще и надёжней чем полагаться на абсолютные ощущения.
                0
                но если наливать в кофе молоко, то должно быть горячее. так как стакан от горячего кофе уже нагреется, а если молоко холодное залить, то стакан при залитом горячем кофе будет холодным, кофе быстрее остынет.

                С другой стороны, дополнительная энергия потратится на нагрев чашки и дополнительное тепло от стенок чашки уйдёт в воздух.
                  +1
                  Вы дома попробуйте, я каждый день наливаю кофе в стеклянный стакан с толстым дном, если наливать молоко и потом кофе, то у стакана дно остается холодным, если в кофе молоко, то дно не горячее, но и не холодное. Кофе медленнее остывает. А по хорошему, кофе нужно наливать только в нагретую чашку, чтобы кофе был горячим долгое время. Тогда и холодное молоко не сильно навредит.
                    0
                    А если открыть школьный курс физики, то станет ясно, что вы не правы. Холодное молоко нагревается при комнатной температуре, а горячий кофе остывает (обычный теплообмен). Так что у нас 2 варианта:

                    1) Горячий кофе в подогретое молоко.
                    2) Холодное молоко в остывший кофе.

                    Дно холодное лишь из-за инертности, в 1 варианте через 1-2 минуты оно станет горячее, чем во 2.
                      0
                      Холодное молоко нагревается при комнатной температуре, а горячий кофе остывает (обычный теплообмен)

                      Имеется ввиду, что холодное молоко, это которое из холодильника. Физические принципы никто не отменял, я лишь руководствуюсь своими ощущениями. Если комнатной температуры молоко залить, то остывание кофе будет менее заметно. А вот если молоко из холодильника, то кофе очень быстро остывает, минут 5 и кофе тепловатый.
                        0
                        Как только вы открыли дверцу холодильника, молоко начинает нагреваться. Закон Фурье никто не отменял.
                          0
                          ну молоко не нагреется до комнатной за несколько секунд, пока я его в кофе залью, так что закон Фурье тут ничтожен. Ну все это субъективно, нужно ставить опыты.
                            0
                            Если пренебречь теплообменом с внешней средой, тогда нет никакой разницы. Энергия всей системы равна сумме энергий её частей. Так что в обоих случаях жидкость будет одинаковой температуры. Всё остальное — лишь субъективные ощущения.
                              0
                              Так я про это и говорил, что по моим ощущениям кофе теплее, если в него молоко залить. Я на физические принципы не покушался. Все сугубо субъективно, но опыты нужно провести.
                                0
                                сейчас померил температуры:
                                если в холодное молоко лить двойную порцию кофе — 44,5 градуса
                                если в двойную порцию горячего кофе лить холодное молоко — 43,3 градуса

                                можно сказать, что это погрешность измерения, поэтому неважно в какой последовательности лить. Но сугубо субъективно, то теплее, когда в горячий кофе лить молоко )
                    0
                    По идее всё совсем наоборот. Если сначала налить кофе, то до момента наливания молока стакан отведёт от кофе часть тепла. А если, наоборот, сначала налить молока — отдаст молоку часть тепла (если молоко ниже комнатной температуры, например достали из холодильника) или с теплом вообще ничего не произойдёт (если молоко комнатной температуры). То есть если принять во внимание разницу во времени между наливаниями, то для минимальной потери тепла наливать нужно горячее в холодное. ;)
                  0
                  Здравый смысл подсказывает, что «молоко в кофе» окажется в итоге горячее.

                  Но результаты эксперимента все равно очень интересны.
                    +23
                    Очень странно, мой здравый смысл подсказывает мне, что разницы нет.
                      +11
                      Кофе в молоко будет немного горячее. Во-первых, пока будете идти за кофейником, холодное молоко немного нагреется до комнатной температуры, во-вторых, если кофе наливать первым, то пока будете идти за молоком, он успеет слегка остыть :)
                        +1
                        Мой смысл гуманитария основывается примерно
                        на следующем
                          +2
                          Вы завариваете кофе прямо в чашке. Судя по постановке вопроса, кофе заваривается в какой-то отдельной посудине\кофеварке, из которой уже разливается потребителям.
                          Первый вариант будет горячее, потому что во втором раскаленный кофе будет некоторое время находиться в холодной чашке с большой площадью. А чем горячее тело — тем быстрее оно отдает энергию в окружающую среду.

                          Первый случай:
                          1. Молоко наливается в чашку, теряет немного энергии за счет испарения.
                          2. Молоко выравнивает температуру с чашкой и окружающей средой, немного нагреваясь, пока мы несем кофе.
                          3. Кофе наливается в чашку, теряет заметное количество энергии за счет испарения.

                          Второй случай:
                          1. Кофе наливается в чашку, теряет заметное количество энергии за счет испарения.
                          2. Кофе выравнивает температуру с чашкой и окружающей средой, заметно охлаждаясь, пока мы несем молоко.
                          3. Молоко наливается в чашку, теряет немного энергии за счет испарения.

                          Во втором случае, мы теряем энергию на всех шагах, в первом — успеваем даже немного нагреться об окружающую среду.
                            0
                            И в процессе всего этого температура смеси меняется по-разному и скорость отдачи тепла от чашки зависит как от температуры содержимого, так и от материалов. Итого, получаем систему уравнений, исходя из которой можно подобрать когда будет верно как одно, так и другое (вроде принципиальной невозможности нет, просто надо подобрать все коэффициенты).
                              +1
                              В условиях 100% влажности испарение будет очень несущественное.
                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                  +1
                                  быстрее падает температура, но остывать до фиксированной температуры оно будет все же дольше.
                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                      0
                                      Когда конечная температура одна, для одинаковых условий любое тело с большей температурой будет остывать дольше. Потому что как минимум то что имеет большую температуру будет проходить те же самый стадии остывания как и тело с меньшей температурой.
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              0
                              В пределе они будут наливаться одновременно, и ни о какой разнице речи не идёт. Значит надо строить ещё зависимость от разницы во времени между налитием одного и другого.
                            +1
                            Если наливать сначала горячий кофе, а потом холодное молоко, то кроме всего нагревается сама кружка. Трогать горячую кружку руками не так приятно, как прохладную. Так что для себя я уже давно выбрал первый вариант.
                              +1
                              А я выбрал вариант с термокружкой…
                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                +6
                                Тут все очень просто. Теоретически, абсолютно не важно, в какой последовательности вы будете смешивать. Если количество молока и кофе равны, температура смеси всегда будет одинакова. Но тут есть срытый нюанс. И суть его в сдвиге во времени. Если вы взглянете на график остывания горячей воды вы увидете экспоненциальный закон. Скорость остывания горячего всегда выше чем холодного. К примеру если кофе у вас 70 градусов, молоко 30, а комнатная 20, то предположим, за минуту кофе остынет на 30 градусов, а молоко всего на 5. Поэтому если вы вольете сначала кофе, а через минуту молоко, вы будете смешивать не 70 градусов с 30, а 40. И наоборот, если сначала вольете молоко, а через минуту кофе, то вы смешаете 25 градусов и 70. Вывод: Сначала нужно лить то, разница температур чего и внешней среды меньше.
                                  +2
                                  В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры

                                  https://ru.wikipedia.org/wiki/Теплопроводность
                                  +7
                                  Главное — никогда не забывать, что при разбавлении, всегда следует лить воду в спирт и никак не наоборот. (хотя люди до сих пор об этом спорят)
                                    +3
                                    Почему не наоборот? Потому что жадность не даст остановиться? :)
                                      +1
                                      Пробовал оба варианта. Спирт в воду — смесь прозрачная, вкусная, бодрящая вначале и расслабляющая в конце :-) Воду в спирт — смесь мутновато-белесая, подозрительная, пробовать не решился.
                                        +10
                                        То есть нужно просто поменять порядок?
                                        image
                                      +1
                                      Если предположить, что скорость остывания кружки положительно зависит от разницы температур между ней и окружающим воздухом (за счет возникновения более сильных потоков воздуха вдоль горячих стенок), и мы фиксируем температуру сразу после вливания второго компонента, то первый вариант будет горячей. Другое дело, что эту разницу в бытовых условиях, скорее всего, не определим.
                                        0
                                        Не надо предполагать — на многие вопросы есть ответ у теплотехников (с универа помню подобные задачи), а здесь немного подробнее. На самом деле жидкости смешиваются и тепломассообмен проходит в рамках условия второго рода, т.е. жидклсть-жидкость-окр.среда, а через стенку в рамках условий третьего рода там двойная экспонента (на самом деле натур логарифм) первая — граница раздела жидкость (уже смешанная) — стенка кружки, вторая — граница стенка-окр.среда. Вроде ничего не спутал.
                                          0
                                          Кстати, довольно интересная работа, даже с картинками, графиками и алгоритмами.
                                      0
                                      Одинаково. А вот если вторую жидкость сильно позже наливать, то разница будет.
                                      0
                                      ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Ньютона—Рихмана
                                        0
                                        если пропорции жидкостей одинаковы и начальные температуры то после выравнивания температуры она будет абсолютно одинаковой.
                                        Тут может только психологический фактор сработать когда от последовательности налива жидкости будет зависеть дозировка.
                                          0
                                          Теоретически — разница есть, если лить поочередно, а не сливать в две струи. Смотрите пост ниже:
                                          0
                                          При всех равных условиях, наливая и кофе и молоко из термоса, теоретически — наливая кофе первым, в итоге вы получите более низкую температуру смеси — изза того что черный кофе излучает/поглощает (остывает) активнее «подбеленной» молоком смеси. Но только за тот момент, пока он контактирует с воздухом, оставаясь черным и неразбавленным )
                                            0
                                            С физической точки зрения температура смеси не зависит порядка наливания (если не учитывать возможные термические химические реакции), а зависит толко от начальных температур, масс и теплоемкостей тел. Так что, налей в кофе молоко, или молоко в кофе — результат единый.
                                            Если я не ошибаюсь, то «парадоксальная» задача, на самом деле, формулируется так:
                                            1. наливаем чай, ждем 10 минут, наливаем молоко
                                            2. наливаем чай, молоко, ждем 10 минут

                                            В каком случае в конце эксперимента будет смесь теплее?
                                            При этом, как мне кажется, здесь результат может зависеть не только от вышеуказанных параметров, но, также, от соотношения масс этих тел, т.е. при определенном соотношении кофе/молоко будет теплее первая смесь, а при другом — вторая.
                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                              0
                                              Мне тоже так кажется. Чем горячее вода, тем быстрее остывает. Но в первом случае площадь раза в полтора больше, значит она будет быстрее остывать. Так что не однозначно и я даже склоняюсь к тому что 1+3 будет холоднее.
                                                +2
                                                2+4 будет ближе к температуре окружающей среды, чем 1+3
                                                  0
                                                  Он давно проведён
                                                  www.youtube.com/watch?v=EXFTrcZnuFA
                                                    0
                                                    Посидел я над этой интересной задачкой и, с чисто теоретической стороны, если разница температур между смесью 2+4 и окружающей средой будет , то такая же разница для смеси 1+3 будет .
                                                      0
                                                      Тогда уж можно и с легендарным эффектом Мпембы поиграться.
                                                      +3
                                                      Ваш эксперимент не катит — вопрос-то поднимался в исходной задаче про чай. Все-таки и цвет напитка другой, и химсостав/плотность… Испарение может идти по-другому
                                                        0
                                                        Но если сравнивать 2 стакана чая, тенденция сохранится. Цифры будут иными, и даже просто потому что я не смогу дуть в точности так же с такой же продолжительностью. Но порядок, думаю, сохранится, а именно он меня и интересовал.
                                                        0
                                                        Дуть — вы дули ртом или феном или маленьким вентилятором? Это не мало важно.
                                                          +5
                                                          А строительным феном можно и вообще нагреть, так что действительно важно
                                                            +2
                                                            Ртом, чтобы приблизить эксперимент к реальности. Я еще не видел чтобы чай обдували феном))
                                                              0
                                                              Вот и идея для нового эксперимента или гаджета — закрепляем компьютерный кулер подходящего диаметра на кружке и смотрим его эффективность по сравнению с обычным обдувом ртом.
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  +4
                                                                  image
                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                      0
                                                                      Оно работает за счет испарения жидкости, это немного эффективней радиатора при нормальной влажности воздуха.
                                                                +1
                                                                Я долго искал на фото вентилятор. :)
                                                                  0
                                                                  Датчики нужно было размещать ближе к поверхности.
                                                                  +4
                                                                  «Дуть или не дуть», «фен», я смотрю, GeekTimes Роскомнадзора вообще не боится :)
                                                                  +1
                                                                  Спасибо, кэп!
                                                                    +3
                                                                    Вот эксперимент по поводу того, какая скорость остывания быстрее с ложкой в чае:
                                                                    physics.stackexchange.com/questions/5265/cooling-a-cup-of-coffee-with-help-of-a-spoon/5510#5510
                                                                    Вывод примерно такой, что мешаете вы чай или нет, разницы особой не будет. Чуть-чуть быстрее в том случае если вынимать и засовывать ложку обратно.
                                                                      +4
                                                                      А если не дунуть, чуда не произойдёт.
                                                                        0
                                                                        Кстати, эксперимент надо повторить в условиях разной влажности окружающего воздуха.
                                                                          0
                                                                          Меня больше интересует вопрос, какой кофе остывает быстрее: со сливками или без сливок. Под сливками подразумеваю продкцию из под коровы, а не из кокоса.
                                                                            +2
                                                                            Черное тело остывает быстрее белого. Плюс тонкий слой жира от сливок уменьшает теплообмен.
                                                                              0
                                                                              Это все теория. А где экцпериментальное подтверждение?
                                                                            +2
                                                                            Хорошая заявка на Шнобелевскую премию.
                                                                              0
                                                                              Вот вам идея устройства, которое очень быстро охлаждает чай: на ниточку нанизываем много гаек, моем их, кладем в морозилку, когда надо охладить чай, купаем гайки в чае и кладем их обратно в морозилку.
                                                                              Эстеты могут вместо гаек брать камешки с просверленными дырками.
                                                                                +1
                                                                                Вы будете смеяться, но наливая ребенку слишком горячий суп, перед этим я кладу ложку в морозилку )
                                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                    0
                                                                                    Лучше всего использовать серебро или золото — серебро имеет большую теплопроводность, а золото практически не окисляется.
                                                                                      0
                                                                                      Подкиньте золотых гаек, а. ;)
                                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                        0
                                                                                        Гайки легче достать чем плоскую медную ленту. Может даже проще будет медный радиатор использовать для этих целей — больше теплоемкость будет.
                                                                                        Кстати надо учесть еще объем вымещаемой жидкости — если она налита в стакан «до краёв» то врятли в него можно будет что-то существенное положить.

                                                                                        Если на то пошло, проще пару кубиков льда кинуть. Растаявшая вода несколько безопасней растворённой порции металлов. Не нравится жидкость растаявшая в продукте — помещать лёд в непромокаемый пакетик… да чего уж там, сразу морозить лёд в пробирках из химстекла, они разные бывают по размерам…
                                                                                          0
                                                                                          Не проще взять (из пачки в 1000шт) очередной одноразовый пакет и обернуть медную жилу пакетом? Понятно, предварительно нужно убедиться в отсутствии острых краёв медной жилы, которые могут повредить герметичность пакета.
                                                                                            0
                                                                                            Тогда упадет охлаждающая эффективность медной жилы. А если между пакетом и жилой будет еще и воздух — то многократно!
                                                                                              0
                                                                                              Покрыть жидкой резиной, очень тонким слоем.
                                                                                          0
                                                                                          Причем, если вы больны гриппом и у вас температура — просите подуть здорового члена семьи )
                                                                                            +12
                                                                                            Извините, но очень сильно напомнило вот это:

                                                                                            Работал я как-то под Москвой в одном сильно секретном институте. Один из наших сотрудников вернулся из командировки с Байконура, и среди прочих интересных фактов сообщил, что там так мало женщин, что, как говорят местные — «на одну женщину приходится десять метров *у#в и ведро яиц».

                                                                                            Посмеялись, начали работать. А из головы все не выходит такой замечательный факт. Но, поскольку все люди ученые, с образованием, да и не с одним, кто-то задумчиво произнес:

                                                                                            — А правда ли, что на 10 метров приходится ведро?

                                                                                            Все забросили свою важную научную работу и занялись расчетами. И ведь как это было интересно! Весь отдел секретного института целый день занимался такими делами, как сбор исходных данных, то есть выяснением среднего размера (сколько тут было споров — каждый стеснялся вслух произнести размер в сантиметрах, чтобы другие его не обсмеяли), вычислением объема эллипсоида, ввели даже «коэффициент» укладки в ведро. Потом вспомнили, что данный коэффициент — вещь нелинейная, ведь верхние яйца будут давить на нижние! Учитывалась даже
                                                                                            форма ведра. В общем, к концу этого дня результат был получен — чуть больше половины ведра. А в это время вся страна ожидала от советских ученых новых побед в космосе.
                                                                                              +1
                                                                                              Как аквариумист, скажу, что дуть (не ртом, конечно) — понижает температуру воды. И увеличивает испарение.
                                                                                              Например, 200л аквариум с площадью поверхности 0,2м2, при обудве, остывает на 3-4 градуса, и теряет пару литров воды в сутки на испарение.

                                                                                              В теории:
                                                                                              На испарение необходима энергия. Чем активнее испарение — тем больше испарившиеся молекулы уносят с собой энергии.
                                                                                              Но, над поверхностью образуется буферная область, где концентрация паров препятствует дальнейщему испарению.

                                                                                              Сдувая это самый «буфер», мы ускоряем испарение.

                                                                                                0
                                                                                                Эксперимент интересный, но не очень корректный.
                                                                                                Когда мы дуем, больше охлаждается верхний слой, как раз который и попадает в рот.
                                                                                                Поэтому нужно измерять температуру в 3-4 миллиметрах от поверхности.
                                                                                                А так — да, основная теплопотеря идет обычно через донышко, поэтому всё предсказуемо.
                                                                                                  0
                                                                                                  Дуем — охлаждаем верхний слой — его плотоность увеличивается — он оседает на дно — менее плотные (более горячие) слои вытесняются вверх — охлаждаются и так по-кругу. Конвективный обмен никто не отменял. Да и вряд ли через дно самые большие потери. Чаще всего оно толстое и стоит на деревяном столе. Вот если бы оно было большой площади, тонкое и стоящее на металле, тогда бы да. А так площадь боковых стенок больше, и они тоньше.
                                                                                                  0
                                                                                                  Лень считать, но помнится, что теплообмен через контакт со столом у стакана идет гораздо интенсивнее, чем с воздухом. Мы такую задачку должны были на теплофизике в институте решать.

                                                                                                  Там много было не очевидного — например, что стандартные шерстяные однослойные перчатки, на самом деле, должны охлаждать руки, а не греть.
                                                                                                    0
                                                                                                    Я согласен, что воздух, как проводник тепла, хуже чем стол. Но площадь боковых стенок стакана обычно больше, чем дна, а толщина их меньше. Но да, нужно считать.
                                                                                                    0
                                                                                                    Как-то я тоже мерил как остывает Tess Light и Earl Gray… А потом заметил электролиз на ногах термометра… Выпил чай, а после погуглил про тяжелые металлы… Вобщем, в тот вечер я по фану решил избавиться от выпитых тяжёлых металлов, что было не приятно… Может это было и не обязательно, но это был личный challenge… Решил проблему термоусадкой, залитой термоклеем.
                                                                                                      0
                                                                                                      А по сколько грамм воды было в стаканах?
                                                                                                        0
                                                                                                        Без понятия, думаю грамм 200 приблизительно.

                                                                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                      Самое читаемое