Typer varmeoverføring. Porøs murstein vil gi bedre termisk isolasjon av en bygning fordi hulrom fylt med luft har dårlig varmeledningsevne (?) - Dokument Livet til en moderne person er utenkelig uten sofistikert teknologi. Selv i sitt hjem er han omgitt av m

Kaffe med fløte 23. april 2012

Hvilken tror du vil avkjøles raskere: (1) en kopp varm kaffe som tilsettes en porsjon fløte umiddelbart, eller (2) en kopp kaffe som avkjøles uten fløte, og nøyaktig samme mengde fløte tilsettes senere ? Talleksempel: kaffe 250 g, fløte tilsatt 60 g, fløtetemperatur 6 grader. Starttemperaturen på kaffen er 83 grader, romtemperaturen er 22 grader. Vi venter 15 minutter, hvilken kopp har den laveste temperaturen?

Enkel modell (Newton-Richmann lov): kjølehastigheten er proporsjonal med temperaturforskjellen, det vil si T"(t)= c(T-Tv), hvor Tv er lufttemperaturen, og alle fysiske egenskaper (grensesnittområde, væskevarmekapasitet osv.) er pakket inn i en konstant c. Dessuten er denne magiske konstanten heller ikke avhengig av kaffe/kremforholdet. Løsning: Kaffe avkjøles eksponentielt, så må vi ta hensyn til det proporsjonale bidraget av krem. I denne modellen reduserer tilsetning av kald krem ​​nedkjølingshastigheten og (2) vil avkjøles raskere . Med andre ord, bidraget fra fløte (til det plutselige temperaturfallet) er forskjellig når kaffen er varm og når den allerede er avkjølt (se grafer i kommentarfeltet).

Formel for et numerisk eksempel: temperaturen på kaffe uten fløte synker som T(t)=22+61exp(-ct). (se i kommentarfeltet bet av ).

Det er funnet et kaffekjølebord i litteraturen, som konstanten kan bestemmes ut fra c(se i kommentarfeltet). Dataene passer imidlertid ikke den eksponentielle godt, noe som reiser spørsmål om nøyaktigheten av målingene, samt nøyaktigheten til modellen. Temperaturmålefeilen i tabellen er angitt som 0,1 grader, og anslaget på temperaturforskjellen til væsken i koppene i henhold til forholdene i talleksemplet gir 1-2 grader.

OPPDATERING (27/4-29/4). Om omfanget av modellens anvendelighet: Eksperimentelle målinger kan vise en enda større forskjell enn modellen forutsier!

Data fra et eksperiment med kjøling av kaffe (tabell fra boken til Gould, Tobochnik "Computer Modeling in Physics", M. Mir, 1990, s. 35):

1. sammenligning av måleresultater fra tabellen med den eksponentielle modellen: Konklusjon: de eksperimentelle dataene fra boken passer ikke så dårlig med den eksponentielle modellen, med unntak av de to-tre første punktene. Fra det fjerde punktet er avviket mindre enn én grad.

Praktiske tips:
1. Hvis du vil avkjøle kaffen så raskt som mulig: hell i en metallkopp med tynne vegger, legg i kaldt vann og rør. Tilsett så fløte.
2. Hvis du tvert imot vil holde kaffen varm så lenge som mulig: forvarm termosen (spesielt med en metallkolbe), hell kaffe i den helt opp til proppen, og lukk den umiddelbart.

TYPER VARMEOVERFØRING.

Nok nivå

1. Hvilke av følgende stoffer har god varmeledningsevne:
kobber, luft, aluminium, vann, glass, vanndamp?

Svar: kobber og aluminium har god varmeledningsevne

2. Hvilke av følgende stoffer har dårlig varmeledningsevne:
papp, jern, gummi, stål, papir?

Svar: de har dårlig varmeledningsevne: papp, gummi, papir

3. Varmt vann helles i aluminiums- og glasspanner med samme kapasitet.
Hvilken panne vil varmes opp raskere til temperaturen til vannet som helles i den?

Svar: En aluminiumspanne vil varmes opp raskere pga
at den har større varmeledningsevne

4. Vil vanlig eller porøs murstein gi bedre varmeisolasjon for en bygning?
porøs murstein vil gi bedre varmeisolering av bygget pga
at hulrom fylt med luft har dårlig varmeledningsevne (?)

5. Hvilke sko får føttene til å føles kaldere om vinteren: løse eller trange?

Svar: tett, fordi det ikke er noen luftspalte i den,
med lav varmeledningsevne

6. Hvilken type varmeoverføring spiller hovedrollen ved oppvarming av vann i en vannkoker,
stå på komfyren?

Svar: hovedrollen i oppvarming av vann i en vannkoker konveksjon spiller

7. Det er nødvendig å avkjøle vannet som helles i tanken raskere.
Er det bedre å legge tanken på is eller legge is på lokket på tanken?
Svar:for raskt å avkjøle vannet som helles i tanken,
Du må legge is på tanklokket
Under konveksjon stiger varme lag med vann oppover
ved kontakt med et kaldt lokk avkjøles de (?)

8. Hvilken kjole er mindre varm om sommeren: lys eller mørk?

Svar: i en lett kjole er det mindre varmt om sommeren pga
at den absorberer mindre solenergi,
overføres med stråling

9. Hvilke jordarter, under de samme forholdene, varmes opp sterkere i solen -
podzolic eller chernozem?

Svar: Chernozem jordsmonn varmes opp sterkere i solen pga
at de absorberer mer energi fra solens stråler

10. Hold teen varm i en termos. Er det mulig å bevare kald fruktjuice i den?

Gjennomsnittlig nivå

1. Hvorfor er håndtakene til kranene på varmtvannstanker laget av tre?

Svar: kranhåndtak for varmtvannstanker er laget av tre pga
at de har dårlig varmeledningsevne

2. Om sommeren lagres is under et lag med sagflis og jord. Hvorfor?

Svar: om sommeren lagres is under et lag med sagflis og jord pga
at de har dårlig varmeledningsevne

3. I hvilket tilfelle vil et isstykke som bringes inn i rommet smelte raskere:
når vil de bare legge det på bordet eller når vil de dekke det med et ullskjerf på toppen?

Svar:En isbit som bringes inn i rommet vil smelte raskere når den bare legges på bordet(?)

4. Hvorfor males drivstofftanker med "sølv" maling på oljedepoter?

Svar:Ved oljedepoter er drivstofftanker malt med "sølv" maling pga
at lyse overflater ikke varmes godt opp under påvirkning av stråling(?)

5. Hvorfor er varmeradiatorer innendørs plassert nær gulvet og ikke nær taket?

Svar: kald luft som kommer inn gjennom vinduet er tyngre enn varm luft,
og så går den ned, hvor den varmes opp av sentralvarmeradiatoren

6. Hvilke legemer - faste stoffer, væsker eller gasser - har lavest varmeledningsevne? Hvorfor?

Svar:Gasser har lavest varmeledningsevne pga
at gassmolekyler befinner seg i stor avstand fra hverandre
og samhandler dårlig (?)

7. Hvor bør du ha et termometer for å bestemme lufttemperaturen -
i skyggen eller i solen?
Svar:For å bestemme lufttemperaturen må termometeret holdes i skyggen pga
Hva… (?)

8. Hva vil avkjøles raskere: et glass kompott eller et glass gelé? Hvorfor?

Svar:et glass kompott vil avkjøles raskere pga
at det er mindre gjensidig tiltrekning mellom molekyler i den
og konveksjon skjer raskere (?)

9. Hvorfor dør planter i lavlandet av frost oftere enn i høyereliggende områder?

Svar:kald luft er tyngre enn varm luft og synker derfor
i lavlandet på en skyfri natt er det kaldere enn i høyereliggende områder (?)

10. Hvorfor smelter snø raskere i byen om våren enn i marka?

Svar:Om våren smelter snøen i byen raskere fordi bygninger varmes opp godt under påvirkning av solstråling og overfører deler av energien til snøen(?)

Høy level

1. Hvilke legemer – faste, flytende eller gassformige – har best varmeledningsevne?

Svar:Faste stoffer har bedre varmeledningsevne pga
at molekylene deres er i liten avstand fra hverandre
og samhandle godt (?)

2. I hvilke legemer - væsker, faste stoffer, gasser - observeres konveksjon? Hvorfor?

Svar:konveksjon observeres i væsker og gasser pga
at i dem er den gjensidige tiltrekningen mellom molekyler mindre og molekylene kan bevege seg fritt (?)

3. Ved hvilken temperatur vil både metall og tre føles like varmt å ta på?

Svar: både metall og tre vil føles like varmt å ta på ved en temperatur på 36,6 0 C fordi ved denne temperaturen vil det ikke være noen varmeveksling (?)

4. Det er nødvendig å raskt avkjøle flasken med limonade. Hvor skal flasken plasseres for dette: i snøen eller i knust is, hvis temperaturen er den samme?

Svar: for raskt å avkjøle en flaske limonade, må den legges i knust is, som har større varmeledningsevne, så varmevekslingen vil gå raskere (?)

5.Når er det mer praktisk for seilskuter å gå inn i havnen - på dagtid eller om natten?

Svar: Det er mer praktisk for seilskuter å gå inn i havnen om dagen, når landet varmes opp raskere av solen, den oppvarmede luften stiger og erstattes, fra siden av havet, av en strøm av kald luft - bris på dagtid (?)

6. Varm kaffe ble helt i koppen. Hva bør du gjøre for at kaffen skal avkjøles raskere: hell melk i den umiddelbart eller etter en stund?

Svar:for å gjøre varm kaffe avkjøles raskere melk må helles i den etter en stund
det dannes en film på overflaten av kaffen som har dårlig varmeledningsevne(?)

7. Hvilke fabrikkrør er bedre: jern eller murstein?

Svar:murverksrør er bedre fordi
at de har dårlig varmeledningsevne
på toppen av røret er omgitt av et lag med kald luft,
så trekkraften i et murrør er bedre(?)

8. Når er trekk i rør bedre - om vinteren eller sommeren? Hvorfor?
Svar: trekk i rør er bedre om vinteren pga
Hva …(?)

9. Hvorfor begynner vindusruter å fryse nedenfra og i større grad enn ovenfra?

Svar:kald luft er tyngre enn varm luft og synker derfor ned(?)

10. Vil et stearinlys brenne om bord i romorbitalkomplekset?

Svar: nei, fordi konveksjon utføres på grunn av Arkimedes-styrken,
som ikke oppstår i en tilstand av vektløshet

11. Hvorfor føler vi oss varmere i et rom ved en temperatur på 20°C?
enn i vann ved en temperatur på 25°C?

Svar:Den termiske ledningsevnen til vann er større, så varmeveksling skjer raskere i det,
kroppstemperaturen synker raskt (?)

12. Hvorfor sover mange dyr sammenkrøllet i en ball i kaldt vær?

Svar:Jo mindre overflatearealet til et dyrs kropp er, jo mindre varme genererer det.
gir bort til luften rundt ham(?)

13. Hvorfor er den høyeste lufttemperaturen ikke ved middagstid, men på ettermiddagen?

Svar:I løpet av dagen blir landoverflaten svært varm på grunn av solinnstråling.
og om ettermiddagen varmer luften opp ved konveksjon(?)

14. På en varm dag viser tørrtermometeret 35°C.
Vil termometeravlesningene endres hvis en vifte slås på ved siden av?
Tenk på to tilfeller: a) termometeret er i skyggen; b) termometeret er opplyst av solen.

Svar: hvis det tørre termometeret på en varm dag er i skyggen og luftstrømmen fra en vifte er rettet mot det, vil temperaturen ikke endre seg

Hvis det tørre termometeret på en varm dag lyser opp av solen og en luftstrøm fra en vifte rettes mot det, vil temperaturen synke fordi konveksjon skjer raskere (?)

15. Hvordan sette opp et drivhus? Hvorfor er lufttemperaturen inne i drivhus høyere enn ute?

Svar: Drivhus brukes for å beskytte planter mot frost.
Glassrammer lar solstråling passere godt. I løpet av dagen varmes jorden opp.
Om natten hindrer drivhuset varm luft i å bevege seg oppover. Derfor er temperaturen i drivhuset høyere enn i området rundt.

I tillegg:

1. Til hvilket formål smøres ansiktet noen ganger med en tykk krem ​​om vinteren når det er veldig kaldt?

2. Jo lenger en emaljekjele er i bruk, desto langsommere koker vannet i den. Hvorfor?

3. Hvorfor bruker lokalbefolkningen i sentralasiatiske land papahatt og bomullskåper under ekstrem varme?

4. Hvorfor er frosten sterkere på klare vinternetter enn på overskyet vær?

4. Hvis det forventes en klar natt om våren eller høsten, bygger gartnere bål som produserer mye røyk,
omsluttende anlegg. For hva?

5. Det er et kjent tilfelle når en fallskjermhopper med åpen fallskjerm, i stedet for å gå ned, gikk opp. Hvordan kunne dette skje?

6. Ved hjelp av et termisk kamera (nattsynsenhet) kan du oppdage ulike kropper,
til og med litt oppvarmet, uavhengig av om disse kroppene er opplyst eller er i fullstendig mørke. Hvilket fysisk fenomen brukes i disse enhetene?

7. I hvilket tilfelle vil en oppvarmet del avkjøles raskere: hvis den plasseres på et trestativ?
eller på en stålplate?

8. Hvilke områder av jordoverflaten varmes opp sterkere i solfylt vær:
pløyd åker eller grønn eng, tørr eller fuktig jord? Hvorfor?

9. Hvorfor føles det kaldt selv fra godt tette vinduer om vinteren?

10. I hvilken vannkoker – hvit eller mørk – vil vannet koke raskere?

11. Hvorfor er det mer trekk i ovner med høye rør enn i ovner med lave rør?

12. Hvorfor virker et steingulv kaldere enn et tregulv i samme rom?

13. Hvorfor foretrekker erfarne husmødre å steke i støpejernspanner?
og ikke på aluminium?

14. Hvilken type varmeoverføring er ledsaget av overføring av materie?

15. Hvorfor er den høyeste temperaturen ikke ved middagstid, men på ettermiddagen?

16. Jorden utstråler kontinuerlig energi ut i verdensrommet. Hvorfor fryser ikke jorden?

17. I hvilket tilfelle overføres energi med stråling? Forklar med et eksempel.

18. Hvorfor svaier ospeblader i stille vær?

19. Hvorfor beskytter en tynn plastfilm planten mot nattekulden?

20. Hvorfor, når ovnen begynner å varmes opp i rommet,
er det en nedgang i temperatur? hva... og formål, Derfor Hva temperatur luft på gulvnivå...

Nok nivå

1. Hvilke av følgende stoffer har god varmeledningsevne:
kobber, luft, aluminium, vann, glass, vanndamp?

Svar: kobber og aluminium har god varmeledningsevne

2. Hvilke av følgende stoffer har dårlig varmeledningsevne:

Svar: de har dårlig varmeledningsevne: papp, gummi, papir

3. Varmt vann helles i aluminiums- og glasspanner med samme kapasitet.

Svar: En aluminiumspanne vil varmes opp raskere pga
at den har større varmeledningsevne

4. Vil vanlig eller porøs murstein gi bedre varmeisolasjon for en bygning?

5. Hvilke sko får føttene til å føles kaldere om vinteren: løse eller trange?

Svar: tett, fordi det ikke er noen luftspalte i den,
med lav varmeledningsevne

6. Hvilken type varmeoverføring spiller hovedrollen ved oppvarming av vann i en vannkoker,

Svar: hovedrollen i oppvarming av vann i en vannkoker konveksjon spiller

7. Det er nødvendig å avkjøle vannet som helles i tanken raskere.

8. Hvilken kjole er mindre varm om sommeren: lys eller mørk?

Svar: i en lett kjole er det mindre varmt om sommeren pga
at den absorberer mindre solenergi,
overføres med stråling

9. Hvilke jordarter, under de samme forholdene, varmes opp sterkere i solen -

Svar: Chernozem jordsmonn varmes opp sterkere i solen pga
at de absorberer mer energi fra solens stråler

10. Hold teen varm i en termos. Er det mulig å bevare kald fruktjuice i den?

Gjennomsnittlig nivå

1. Hvorfor er håndtakene til kranene på varmtvannstanker laget av tre?

Svar: kranhåndtak for varmtvannstanker er laget av tre pga

2. Om sommeren lagres is under et lag med sagflis og jord. Hvorfor?

Svar: om sommeren lagres is under et lag med sagflis og jord pga
at de har dårlig varmeledningsevne

3. I hvilket tilfelle vil et isstykke som bringes inn i rommet smelte raskere:

Svar: en isbit som bringes inn i rommet vil smelte raskere når den bare legges på bordet(?)

4. Hvorfor males drivstofftanker med "sølv" maling på oljedepoter?

Svar: ved oljedepoter er drivstofftanker malt med "sølv" maling pga
at lyse overflater ikke varmes godt opp under påvirkning av stråling(?)

5. Hvorfor er varmeradiatorer innendørs plassert nær gulvet og ikke nær taket?

Svar: kald luft som kommer inn gjennom vinduet er tyngre enn varm luft,
og så går den ned, hvor den varmes opp av sentralvarmeradiatoren

6. Hvilke legemer - faste stoffer, væsker eller gasser - har lavest varmeledningsevne? Hvorfor?

Svar: gasser har lavest varmeledningsevne pga
at gassmolekyler befinner seg i stor avstand fra hverandre
og samhandler dårlig (?)

7. Hvor bør du ha et termometer for å bestemme lufttemperaturen -

8. Hva vil avkjøles raskere: et glass kompott eller et glass gelé? Hvorfor?

Svar: et glass kompott vil avkjøles raskere pga
at det er mindre gjensidig tiltrekning mellom molekyler i den
og konveksjon skjer raskere (?)

9. Hvorfor dør planter i lavlandet av frost oftere enn i høyereliggende områder?

Svar: kald luft er tyngre enn varm luft og synker derfor
i lavlandet på en skyfri natt er det kaldere enn i høyereliggende områder (?)

10. Hvorfor smelter snø raskere i byen om våren enn i marka?

Svar:Om våren smelter snøen i byen raskere fordi bygninger varmes opp godt under påvirkning av solstråling og overfører deler av energien til snøen(?)

Høy level

1. Hvilke legemer – faste, flytende eller gassformige – har best varmeledningsevne?

Svar: faste stoffer har bedre varmeledningsevne pga
at molekylene deres er i liten avstand fra hverandre
og samhandle godt (?)

2. I hvilke legemer - væsker, faste stoffer, gasser - observeres konveksjon? Hvorfor?

Svar: konveksjon observeres i væsker og gasser pga
at i dem er den gjensidige tiltrekningen mellom molekyler mindre og molekylene kan bevege seg fritt (?)

3. Ved hvilken temperatur vil både metall og tre føles like varmt å ta på?

Svar: både metall og tre vil føles like varmt å ta på ved en temperatur på 36,6 0 C fordi ved denne temperaturen vil det ikke være noen varmeveksling (?)

4. Det er nødvendig å raskt avkjøle flasken med limonade. Hvor skal flasken plasseres for dette: i snøen eller i knust is, hvis temperaturen er den samme?

Svar: for raskt å kjøle ned en flaske limonade, må den plasseres i knust is, som har større varmeledningsevne, så varmeoverføring vil skje raskere (?)

5. Når er det mer hensiktsmessig for seilskuter å komme inn i havnen - på dagtid eller om natten?

Svar: det er mer praktisk for seilskuter å gå inn i havnen om dagen, når landet varmes opp raskere av solen, stiger den oppvarmede luften og erstattes, fra siden av havet, av en strøm av kald luft - brisen på dagtid (?)

6. Varm kaffe ble helt i koppen. Hva bør du gjøre for at kaffen skal avkjøles raskere: hell melk i den umiddelbart eller etter en stund?

Svar:for å gjøre varm kaffe avkjøles raskere melk må helles i den etter en stund
det dannes en film på overflaten av kaffen som har dårlig varmeledningsevne(?)

7. Hvilke fabrikkrør er bedre: jern eller murstein?

Svar: murverksrør er bedre fordi
at de har dårlig varmeledningsevne
på toppen av røret er omgitt av et lag med kald luft,
så trekkraften i et murrør er bedre(?)

8. Når er trekk i rør bedre - om vinteren eller sommeren? Hvorfor?

9. Hvorfor begynner vindusruter å fryse nedenfra og i større grad enn ovenfra?

Svar: kald luft er tyngre enn varm luft, og derfor synker den ned(?)

10. Vil et stearinlys brenne om bord i romorbitalkomplekset?

Svar: nei, fordi konveksjon utføres på grunn av Arkimedes-styrken,
som ikke oppstår i en tilstand av vektløshet

11. Hvorfor føler vi oss varmere i et rom ved 20°C?

Svar: den termiske ledningsevnen til vann er større, så varmevekslingen skjer raskere i det,
kroppstemperaturen synker raskt (?)

12. Hvorfor sover mange dyr sammenkrøllet i en ball i kaldt vær?

Svar: jo mindre overflatearealet til et dyrs kropp er, jo mindre varme genererer det.
gir bort til luften rundt ham(?)

13. Hvorfor er den høyeste lufttemperaturen ikke ved middagstid, men på ettermiddagen?

Svar: I løpet av dagen blir landoverflaten veldig varm under påvirkning av solstråling.
og om ettermiddagen varmer luften opp ved konveksjon(?)

14. På en varm dag viser tørrtermometeret 35°C.

Svar: hvis det tørre termometeret på en varm dag er i skyggen og luftstrømmen fra en vifte er rettet mot det, vil temperaturen ikke endre seg

Hvis det tørre termometeret på en varm dag lyser opp av solen og en luftstrøm fra en vifte rettes mot det, vil temperaturen synke fordi konveksjon skjer raskere (?)

15. Hvordan sette opp et drivhus? Hvorfor er lufttemperaturen inne i drivhus høyere enn ute?

Svar: Drivhus brukes for å beskytte planter mot frost.
Glassrammer lar solstråling passere godt. I løpet av dagen varmes jorden opp.
Om natten hindrer drivhuset varm luft i å bevege seg oppover. Derfor er temperaturen i drivhuset høyere enn i området rundt.

I tillegg:

2. Jo lenger en emaljekjele er i bruk, desto langsommere koker vannet i den. Hvorfor?

3. Hvorfor bruker lokalbefolkningen i sentralasiatiske land papahatt og bomullskåper under ekstrem varme?

4. Hvorfor er frosten sterkere på klare vinternetter enn på overskyet vær?

4. Hvis det forventes en klar natt om våren eller høsten, bygger gartnere bål som produserer mye røyk,
omsluttende anlegg. For hva?

5. Det er et kjent tilfelle når en fallskjermhopper med åpen fallskjerm, i stedet for å gå ned, gikk opp. Hvordan kunne dette skje?

6. Ved hjelp av et termisk kamera (nattsynsenhet) kan du oppdage ulike kropper,
til og med litt oppvarmet, uavhengig av om disse kroppene er opplyst eller er i fullstendig mørke. Hvilket fysisk fenomen brukes i disse enhetene?

7. I hvilket tilfelle vil en oppvarmet del avkjøles raskere: hvis den plasseres på et trestativ?

8. Hvilke områder av jordoverflaten varmes opp sterkere i solfylt vær:

9. Hvorfor føles det kaldt selv fra godt tette vinduer om vinteren?

10. I hvilken vannkoker – hvit eller mørk – vil vannet koke raskere?

11. Hvorfor er det mer trekk i ovner med høye rør enn i ovner med lave rør?

12. Hvorfor virker et steingulv kaldere enn et tregulv i samme rom?

13. Hvorfor foretrekker erfarne husmødre å steke i støpejernspanner?

14. Hvilken type varmeoverføring er ledsaget av overføring av materie?

15. Hvorfor er den høyeste temperaturen ikke ved middagstid, men på ettermiddagen?

16. Jorden utstråler kontinuerlig energi ut i verdensrommet. Hvorfor fryser ikke jorden?

17. I hvilket tilfelle overføres energi med stråling? Forklar med et eksempel.

18. Hvorfor svaier ospeblader i stille vær?

19. Hvorfor beskytter en tynn plastfilm planten mot nattekulden?

20. Hvorfor, når ovnen begynner å varmes opp i rommet,