Ciepło – zjawisko znane, a nie znane!

[mkepler]

No odpowiedzi nie znam, ale ja bym obstawiał na 99%, że pokój z mniejszą wilgotnością ogrzeje się znacznie szybciej. Dlaczego? Dwa powody: powietrze o mniejszej wilgotności potrzebuje mniej ciepła żeby się ogrzać (ma mniejszą wartość ciepła właściwego cp), przy niższej wilgotności mamy wyższą izolacyjność przegród zewnętrznych.

Co do wpływu wilgotności na przejmowanie ciepła z powierzchni grzejnika. Niestety nie mam przy sobie książek, a nie pamiętam wzorów na współczynnik przejmowania. Jednak wydaje mi się że wilgotność ma bardzo drugorzędne znaczenie. Podstawową sprawą jest lepkość. Jeżeli wilgotność w istotny sposób wpływa na lepkość (w co wątpię, chociażby patrząc na ilości pary w powietrzu) to mogę się mylić.

 

Pzdr, Maciek

[mkepler]

A ja ma inną zagadkę.

 

Do zamrażalnika wkładamy dwie szklanki. W jednej jest woda o temperaturze 20C, a w drugiej woda z czajnika o temp 100C. Masa wody w szklankach jest identyczna, szklanki są identyczne, szklanki są ustawione symetrycznie w zamrażalniku.

 

Która woda schłodzi się szybciej?

 

Odpowiedź jutro.

 

Pzdr, Maciek

[hes]

Schłodzą się w tym samym czasie.

[sSiwy12]

Teoretycznie - w tym samym czasie

[jabko]

Ale schłodzi do jakiej temperatury ??

 

Bo jeśli pytamy która szybciej schłodzi się o 10stC to ta w której jest wrzątek.

Jej temp spadnie o 10st (do 90) szybciej niż tej 20st (do 10st)

[hes]

To stygnięcie obu szklanek różnić się będzie krzywymi spadku tamperatury.

Początki tych krzywych wypadną na różnym poziomie, ale obydwie krzywe

spotkają się po pewnym czasie. Ale jabko zadał rozsądne pytanie.

[jabko]

Czyli szybciej chłodzi się ta gorąca.

 

A do temp = temperaturze zamrażalnika obie schłodzą się w ym samym czasie.

 

Jaki to będzie czas ??

 

Przypominamy sobie równania różniczkowe i wychodzi nam czas = nieskończonosć.

[hes]

Czyli szybciej chłodzi się ta gorąca.

 

Ale co oznacza to słowo "szybciej" ? Rozumiem, że nie w krótszym czasie,

tylko tempo schładzania będzie większe...

 

Nieskończonośc... To jak z tym biegaczem, który matematycznie nigdy nie ma

prawa dobiec do mety.

[sSiwy12]

Też reoretycznie. W zależności od kubatury zamrażarki i innych czynników (np. temperatury w zamrazarniku), moze być i tak, że w szklance z "zimniejszą" woda wzrosnie temperatura - czasowo oczywiście.

[mkepler]

Zakładamy, że zamrażarka utrzymuje stałą temperaturą np 0C.

Zatem precyzując, pytanie brzmi, która woda pierwsza osiągnie temperaturę 0C. Pomińmy na razie przemiany fazowe.

 

Czy moglibyście rozwinąć co to znaczy "teoretycznie w tym samym czasie". Bardzo interesuje mnie uzasadnienie.

 

Pzdr,

[jabko]

Uzasadnienie bardzo proste i powiązane z tym co pisałem wcześniej.

Gorąca woda będzie się schładzała w szybszym tempie czyli w godzinę schłodzi się o 50st podczas gdy zmina w te 30 min schłodzi się tylko o 8st (dane przykładowe)

 

Większa różnica temperatur = szybszy proces odbierania ciepła

[jkrzyz]

Zakładamy, że zamrażarka utrzymuje stałą temperaturą np 0C.

Zatem precyzując, pytanie brzmi, która woda pierwsza osiągnie temperaturę 0C. Pomińmy na razie przemiany fazowe.

 

Czy moglibyście rozwinąć co to znaczy "teoretycznie w tym samym czasie". Bardzo interesuje mnie uzasadnienie.

 

Pzdr,

 

Kluczem do zagadki moze być zmniejszająca sie masa wody, szklana z wrzątkiem pod koniec wyścigu powinna zawierać mniej wody niż ta druga.

Jednak analizując zagadnienie czysto teoretycznie, funkcja temperatury w czasie będzie się asyptotycznie zbliżać do owego 0°C. Punkt przecięcia krzywej i asymptoty znajduje się dalej niż nieskończoność Z drugiej strony, wiadomo że stany energetyczne cząstek są skwantowane więc raczej nie trzeba będzie czekać aż tak długo. Sam nie wiem...

[mkepler]

Z tą zmiana masy wody w szklance to dobry trop. Woda szybciej odparowywuje, więc mniej wody musi się schłodzić, więc mniej ciepła jest do odebrania, więc może przebiegać to szybciej.

 

Jednak, co do rozwiązania Jabka, no niestety to strzał kulą w płot. Woda o temperaturze 100 będzie się schładzać szybciej bo jest wyższa różnica temperatur. Zgadza się, ale po pewnym czasie dotrze do temperatury 20C i co dalej? Będzie schładzała w takim tempie jak woda w szklance z początkową temperaturą 20C. Jednak w tej chwili gdy to się stanie, chłodniejsza woda będzie miała już np 5C. I co dalej?

 

Pzdr, Maciek

[Barbossa]

to teraz napiszcie jak taką sytuację zastosować w dziedzinie, którą reprezentuje to Forum

[mkepler]

Tu akurat dywagujemy na temat czym jest ciepło. Praktycznych zastosowań trzeba by chyba długo się doszukiwać. Ja mam jeden pomysł, ale powiem później bo bym zdradził odpowiedź na zagadkę.

[hes]

Uważam, że pytanie:" która szybciej wystygnie?"jest mocno nieprecyzyjne i z tzw. haczykiem.

 

Szklanka z bardziej gorącą woda przejdzie przyśpieszony proces stygnięcia, więc

można to uznać jednocześnie za "szybsze wystygnięcie".

 

mkepler, naprawdę siedzisz na tym Sachalinie ? Czy tam jest już noc ?

[jabko]

Z tą zmiana masy wody w szklance to dobry trop. Woda szybciej odparowywuje, więc mniej wody musi się schłodzić, więc mniej ciepła jest do odebrania, więc może przebiegać to szybciej.

 

Jednak, co do rozwiązania Jabka, no niestety to strzał kulą w płot. Woda o temperaturze 100 będzie się schładzać szybciej bo jest wyższa różnica temperatur. Zgadza się, ale po pewnym czasie dotrze do temperatury 20C i co dalej? Będzie schładzała w takim tempie jak woda w szklance z początkową temperaturą 20C. Jednak w tej chwili gdy to się stanie, chłodniejsza woda będzie miała już np 5C. I co dalej?

 

Pzdr, Maciek

 

Jak to co dalej.

Dalej będą dwie szklanki o tem 20st i 5st.

I dalej różnica wprzy jednej to 20st a drugiej 5st.

Czyli dalej ta z większą rónicą chłodzi się szybciej.

Tak dojdziemy do 10 i 3st

Potem 6 i 2

Potem 3 i 1

Potem 1 i 0,5

Potem 0,5 i 0,3

Potem 0.3 i 0.2

...

W nieskończonosci obie osiągną 0st

 

 

Matematycznie do udowodnienia.

10 lat temu na studiach liczyłem

 

Inaczej. Mozna policzyć dla jednej szklanki kiedy cała osiągnie 0st i wyjdzie nieskończoność

Dla drugiej te same obliczenia i wyjdzie nieskończoność.

Masz wtedy matematyczny dowód że obie schłodzą się w tym samym czasie.

 

I gdzie ta kula w płot ??

[KrzysztofLis]

Oczywiście, że 0*C osiągnie wcześniej szklanka chłodniejsza. Bo ma mniej ciepła do oddania...

 

Obydwie szklanki będą stygnąć w zakresie 20 --> 0*C dokładnie tak samo. A skoro tak, ta gorętsza musi oddać więcej ciepła o te kolejne 80*C i dlatego 0*C osiągnie później.

[sSiwy12]

Praktycznie, to wystepują tu wszystkie mozliwe zjawiska "termiczne". Zbyt duzo jest tez niewiadomych - istotnych (np. powierzchnia styku szklanek z "dnem" zamrazarnika, kubatura zamrazarnika, powierzchnia parowania).

 

Bardzo prawdopodobne jest, że wczesniej zadane "zero" osiagnie szklanka "cieplejsza". Proces parowania zmniejszy jej objetość (ciężar) - czyli może "wystygnąć" wcześniej.

 

I chyba zachodzi taka zależność: Im mniejszy (kubaturowo) zamrażarnik tym wyzsze prawdopodobieństwo, ze obie szklanki osiagna taki sam czas.

[mkepler]

Tak. Siedzę na Sakhalinie. Teraz mam tu 22:40. To się nazywa prowadzenie budowy na odległość. Dziś zaczyna dach.

 

Gratulacje Jabko. Jeżeli jesteś matematykiem to gratulacje podwójne. Sory, że tak powiem, ale z punktu widzenia fizyki matematyka to tylko narzędzie. Bez fizyki to ma trochę inny sens.

Jeżeli matematyk jest w stanie udowodnić, że szklanka w lodówce będzie się chłodzić przez nieskończony czas, to zapraszam szanownego matematyka do kuchni i sprawdzimy. Hahahaha Hahaha

A poza tym, skąd założenie że te krzywe będą tak blisko siebie. Może gdy jedna osiągnie już 0C druga będzie miała 5C? (załóżmy błąd pomiaru 0,5C)

 

Krzysztoflis kombinuje bardzo słusznie. Na chłopski rozum tak powinno być. Tylko kurcze wcale nie chce tak być. Dlaczego?

 

sSiwy12 Szklanki są identyczne, więc powierzchnia parowania i styku jest identyczna. Ta informacja jest wystarczająca, ponieważ jak zauważył Krzysztoflis obydwie szklanki przechodzą przez ten sam proces oddawania ciepła w zakresie 20C -> 0C. Jedyna różnica, to to, że "cieplejszej" wody o temp. 20C jest mniej niż "chłodniejszej" o temp. 20C (brzmi to dziwnie, ale wiecie o co mi chodzi). Ponieważ "cieplejszej" wody jest mniej więc ma mniejszą powierzchnię oddawania ciepła przez ścianki boczne szklanki. Ma też mniejszą ilość ciepła do oddania. Zatem należy wziąć pod uwagę stosunek objętości do powierzchni tworzącej walca, który jest stały i wynosi 0,5r. Oznacza to, że zmiana masy wody cieplejszej jest nie istotna. No w minimalnym stopniu, ponieważ jak źródło ciepła jest niższe to efektywniej oddaje ciepło. Najważniejszy jest ubytek ciepła związany nie z ubytkiem masy a z parowaniem. Wiadomo, że jak coś paruje dodatkowo pobiera energię.

 

Czekam na komentarze.