В какой посуде вода остывает быстрее

Теплоемкость — в таблице.
Объемы одинаковы по условиям задачи.
Плотность — в таблице.
1. Считаем, что тяжелее — вода или масло (смотря какое масло — растительное плавает, машинное — тонет, кажется) ))
2. Считаем с учетом значения теплоемкости.

Знаменитости в тренде

Наш сайт использует файлы cookies, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Отключение файлов cookie может привести к неполадкам при работе с сайтом. Продолжая использование сайта, вы соглашаетесь с использованием нами файлов cookies. Понятно

Теплоемкость — в таблице.
Объемы одинаковы по условиям задачи.
Плотность — в таблице.
1. Считаем, что тяжелее — вода или масло (смотря какое масло — растительное плавает, машинное — тонет, кажется) ))
2. Считаем с учетом значения теплоемкости.

Это зависит от многих факторов, главные из которых (при прочих одинаковых условиях) — толщина посуды, коэффициент теплопроводности и степень черноты материала посуды. И стекло и керамика бывают самые разные, и свойства их тоже могут очень сильно различаться.

В стекле, потому что оно плотнее керамики. и быстрее охлаждается.

Ну вообще вода в основном остывает через открытую поверхность. Так что быстрее остынет в той, у которой площадь воды на поверхности больше при одинаковом объёме. А вы копейки считаете, если, конечно, тарелка не из аллюминия в форме пассивного радиатора. .
Но если вам эти копейки важны — придётся поискать коэффициент теплопроводности и проделать ряд экспериментов для определения коэффициента теплоотдачи на границе вода-керамика и керамика-воздух, учитывая все условия, вплоть до конкретного вида керамики и стекла (через фирму производителя) , температуры воздуха, скорости ветра и т. п. , ибо готовых таблиц из-за огромного множества сред и разных условий практически не существует..

В стекле, потому что оно плотнее керамики. и быстрее охлаждается.

The Big Data Stats выяснил, в какой посуде напиток дольше сохраняет тепло. Для исследования аналитический портал выбрал три кружки: вакуумную из нержавеющей стали, стеклянную кружку с двойными стенками и обычную керамическую. Оказалось, что быстрее всего чай остыл в последней. Смотрите график:

Мы решили углубиться в эту тему и разобраться в ней до конца. Статья будет интересна всем, кто давно не открывал учебник по физике.

«Горячий» хит-парад материалов для кружек

Если не брать во внимание посуду особой формы (двойные стенки), а учитывать только материал, на первом месте по способности хранит тепло окажутся керамика и стеклокерамика . Толстые стенки с плотной молекулярной структурой позволяют замедлить процесс теплообмена между жидкостью и воздухом.

Фарфор, будучи более сложной вариацией керамики, хоть обладает свойствами этого материала, но тепло сохраняет хуже, поскольку у фарфоровой кружки очень тонкие стенки, и теплообмен с воздухом происходит быстрее. Именно поэтому иногда такие кружки изготавливают с силиконовым ободком.

Стекло обладает менее плотной кристаллической решеткой и, следовательно, худшей теплоизоляцией, поэтому жидкость в стеклянной кружке ней остывает значительно быстрее.

Металл очень хорошо проводит тепло, поэтому кружка из стали мгновенно нагревается сама и очень быстро позволяет напитку остыть.

Пластиковая кружка имеет еще более высокую теплопроводимость – здесь чай и кофе остынут максимально быстро.

Как материал влияет на вкус

Еще один плюс в копилку керамики – она позволяет раскрыть вкус и аромат во всей полноте. Минус – она также успешно впитывает в себя запах напитка, поэтому для чая и кофе лучше будет иметь разные кружки. А вот, стекло является нейтральным материалом, который не ухудшает, но и не улучшает вкус напитка. Зато и запахи стеклянная кружка практически не впитывает – можно смело брать одну для всех случаев. Стеклокерамика также остается непроницаемой для молекул чая и кофе.

Худший вариантом для горячих напитков считается пластик, который впитывает вкус и запах, а в ответ может выделять различные канцерогенные вещества (если это некачественный вариант).

Что еще влияет на скорость охлаждения напитка в кружке?

  • Размер . Большая кружка дольше сохраняет тепло, чем маленькая (теплообмен всего объема жидкости с воздухом происходит медленней).
  • Ширина . В широкой кружке напитки остывают быстрее (у жидкости, налитой в широкую кружку, большая поверхность соприкосновения с воздухом, поэтому теплообмен и испарение идут интенсивней).
  • Цвет . В кружке серебряного или золотого цвета напиток остывает медленней (блестящая поверхность испускает меньше тепловых лучей и лучше сохраняет тепло), а в темной чашке чай и кофе остынут быстрее (чёрное нагретое тело излучает тепло быстрее, чем белое).
  • Подстаканник . Этот предмет посуды, который сегодня можно увидеть только в поездах, когда-то был весьма популярен и помогал охладить чай (металл имеет малую удельную теплоемкость и большую теплопроводность). Подобным образом будет действовать и обычная ложка, которой можно помешать напиток (она заберет часть тепла себе).
  • Сахар . Напиток остывает быстрее, если положить в него сахар (на разрушение кристаллов этого продукта затрачивается энергия горячей воды, и ее температура понижается быстрее).
Читайте также:  Можно ли пользоваться новокаином после открытия

Если вы хотите, чтобы чай и кофе оставались горячими как можно дольше и при этом гарантированно радовали вкусом, пользуйтесь большим узкими кружками из керамики, желательно светлого цвета. А вот любителям чуть теплых напитков и красивого чаепития больше подойдет широкая и маленькая посуда.

Впрочем, настоящие фанаты кофе или чая вряд ли ограничиваются одним стаканом. Правда?

Металл очень хорошо проводит тепло, поэтому кружка из стали мгновенно нагревается сама и очень быстро позволяет напитку остыть.

Возможно, вопрос глупый, я не физик.

В какой из кружек вода будет остывать быстрее: у которой площадь поверхности воды больше или меньше? Если учесть, что они сделаны из одного и того же материала (чтобы не учитывать теплопроводность) и при равенстве объемов. Подозреваю, что испарение будет активнее происходить при большей площади поверхности. Меня смущает только то, что если у второй кружки площать поверхности воды меньше, то тогда она в высоту будет больше, а следовательно увеличится площать соприкосновения воды со стенками кружки. Это как-нибудь повлияет на остывание?

А вообще, это надо сидеть и считать.

Потому что если заданы например сосуды (1 см в диаметре и 1000 см в высоту) и (10 см в диаметре и 10 см в высоту), то вот так с ходу не ответишь на вопрос.
А если дан тонкостенный стеклянный капилляр диаметром 1 мм и высотой 1 км, то в нем вода остынет очень быстро. Быстрее, чем в тонкостенной стеклянной кружке с размерами 2-го варианта.

Да, тонкости с парочкой сантиметров и миллиметрами действительно сложные (хм, можно даже наверно представить молекулярную нить, длиной в чёрти сколько, при этом аналогичного объёма; если объём тут вообще применим).

Поэтому я имею в виду обыкновенные крушки — чай, например, пить. 10 см высота, 7 см диаметр — первая, допустим. А для второй задать диаметр сантиметров в 5, а высоту. эм. такую, чтобы при расчёте объём совпал с объёмом первой чашки. В таком случае ведь можно сказать наверняка, в какой из них вода остынет быстрее? Или нет?

Т.е. время остывания минимально и равно 0
Не равно.

Реально, мне кажется (о..очень неохота считать теплоёмкость водяного пара, парциальное давление, скорость испарения и т.п.), k будет порядка 1.5, тогда h = 1.25*D.
Когда кажется, люди крестятся.

Процесс теплообмена между поверхностью тела и средой описывается законом Ньютона-Рихмана, которая гласит, что количество теплоты, передаваемая конвективным теплообменом прямо пропорционально разности температур поверхности тела (t’ст)и окружающей среды (t’ж):Q = α · (t’ст — t’ж)·F , (10.1)илиq = α · (t’ст — t’ж) ,

Х – характер движения среды (свободная, вынужденная);

lo – характерный размер поверхности (длина, высота, диаметр и т.д.);

wo – скорость среды (жидкость, газ);

θ = (t’ст — t’ж) – температурный напор;

λ – коэффициент теплопроводности среды;

а – коэффициент температуропроводности среды;

ср –изобарная удельная теплоемкость среды;

ν – коэффициент кинематической вязкости среды;

β – температурный коэффициент объемного расширения среды.

Уравнение (10.3) показывает, что коэффициент теплоотдачи величина сложная и для её определения невозможно дать общую формулу. Поэтому для определения коэффициента теплоотдачи применяют экспериментальный метод исследования.

Используя теорию подобия из системы дифференциальных уравнений 10.4, 10.9, 10.10 и 10.11 можно получить уравнение теплоотдачи (10.3) для конвективного теплообмена в случае отсутствия внутренних источников тепла в следующем критериальной форме:Nu = f2(Х; Ф; X0; Y0; Z0; Re; Gr; Pr) , (10.12)

Читайте также:  Маринованные грибы в соплях как промыть?

где: X0; Y0; Z0 – безразмерные координаты;

Nu = α ·l0/λ — критерий Нуссельта (безразмерный коэффициент теплоотдачи), характеризует теплообмен между поверхностью стенки и жидкостью (газом);

Re = w·l0/ν — критерий Рейнольдса, характеризует соотношение сил инерции и вязкости и определяет характер течения жидкости (газа);

Gr = (β·g·l03·Δt)/ν2 — критерий Грасгофа, характеризует подьемную силу, возникающую в жидкости (газе) вследствие разности плотностей;

Pr = ν/а = (μ·cp)/λ — критерий Прандтля, характеризует физические свойства жидкости (газа);

l0 – определяющий размер (длина, высота, диаметр).

Т.е. правы, конечно, описывая процесс конвективного теплообмена кружки с воздухом, но не открытой поверхности нагретой испаряющейся жидкости.
Конечно.
Это только процесс теплопередачи через стенку.

Теплопередачи через поверхность испаряющейся жидкости я даже и не касался, поскольку к теплообмену там добавляется массообмен и все уравнения усложняются многократно.

Gr = (β·g·l03·Δt)/ν2 — критерий Грасгофа, характеризует подьемную силу, возникающую в жидкости (газе) вследствие разности плотностей;

Приобретая кухонную утварь, хозяйка всегда отмечает тот момент, сколько будет держать тепло новая кастрюля. Это необходимо, чтобы подавать тёплую и вкусную пищу вместо неприглядных холодных комков непонятной субстанции. Конечно, лучше всего тепло сохранялось в глиняной посуде, которую использовали наши предки в печах. Чуть позднее на смену им пришли чугунки. Сегодня для нас в продаже представлены подобные приборы. Они действительно хорошо удерживают тепло. Но есть и другие, способные держать блюдо горячим до прихода домашних.

Купить качественную кастрюлю непросто. Необходимо учесть множество факторов. В том числе умение сохранять пищу тёплой и готовой к подаче. Для таких задачей в продаже представлены так называемые «термосы». Это кухонная утварь с двойным дном, оснащённая впаянными медными плитами или с отражающим материалом по стенкам и дну. Такое изделие прекрасно держит тепло приготовленных продуктов.

Обязательно учтите безопасность материала. Чугун и нержавейка – востребованные материалы, которые прослужат долгие годы, сохраняя свой первозданный вид.

Алюминий менее теплопроводен, долго держит блюдо горячим, но недолговечен. А керамическая посуда слишком хрупкая и требует к себе бережного отношения. Выбор только за владельцами, с какой посудой будет приятнее и удобнее работать.

Чугунная

Кастрюля из этого материала, что называется, «на века», если не экономить и купить действительно качественное изделие. Обратите внимание на толщину дна и стенок. Идеально — если они варьируются в пределах 0,7–1 мм. Такой котелок будет равномерно нагревать продукты и готовить их буквально в собственном соку, сохраняя полезные свойства.

К сожалению, найти истинно чугунный предмет сегодня сложно. И стоят они дорого. Но если всё же удастся найти такой прибор, смело берите и пользуйтесь многие годы вперёд. При грамотной обработке и поддержании внешнего вида чугунок прослужит десятилетия.

Учтите, что надолго оставлять приготовленную пищу в котелке нельзя. Она окисляется и становится непригодной для еды. Это не относится к кастрюлям с антипригарным покрытием или эмалью.

Нержавеющая сталь

По данным исследований, нержавейка не относится к материалам, способным равномерно нагревать пищу и долго держать её горячей. Проблему решает только двойное дно, между слоями которого располагают алюминиевую или медную пластину.

Также обратите внимание на толщину стенок. Оптимальной считается от 0,5 мм. Некоторые достигают 1 мм и более. Не покупайте дешёвые изделия, изготовленные из тонкого металла. Они не прослужат долго, не обладают гарантией и жидкость в такой кастрюле очень быстро остывает.

Керамическая

Закалённые изделия из стекла и керамики стоят на последнем месте по теплопроводности. Несмотря на свою привлекательность и сохранение полезных свойств продуктов во время готовки, они не держат тепло. Жидкость в посуде быстро остынет.

Есть и плюс подобного изделия — пища в нём не пригорает.

Если выбор всё же пал на этот вид материала, выбирайте изделия с толстым дном и стенками. Готовка займёт продолжительное время, но вкус будет разительно отличаться от приготовленного в другой посуде блюда.

Алюминиевая

Обладает наибольшей теплопроводностью среди представленных материалов. Однако это не затмевает того факта, что такая кухонная утварь недолговечна и быстро приходит в негодность. Она требует бережного обращения, специальных приборов для готовки и прослужит не более 2–3 лет.

Читайте также:  Как Долго Хранить В Морозилке Сулугуни Грузинский

Выбор только за хозяйкой, которая должна сама решить, что для неё важнее. Сохранение пищи горячей в той посуде, где она готовилась — не самая важная задача. Главное, чтобы продукты готовились с соблюдением техники безопасности, без попадания вредных веществ, а также равномерно прогревались и сохраняли пользу внутри.

Алюминий менее теплопроводен, долго держит блюдо горячим, но недолговечен. А керамическая посуда слишком хрупкая и требует к себе бережного отношения. Выбор только за владельцами, с какой посудой будет приятнее и удобнее работать.

Горячая вода иногда застывает быстрее холодной — но почему? Этот любопытный феномен озадачивал ученых веками, но сейчас появились свидетельства что данный эффект может быть вызван наличием примесей.

Феномен более быстрого замерзания горячей воды известен под названием «эффект Мпембы«. Он назван так в честь танзанийского школьника Эрасто Мпембы. Физики придумывали всевозможные теории, объясняющие этот феномен, такие как: быстрое испарение уменьшает объем горячей воды; слой льда изолирует холодную воду; разные концентрации растворов. Но найти разгадку было очень тяжело, так как эффект непостоянен — холодная вода также может застыть быстрее.

Джеймс Браунридж (James Brownridge), который контролирует радиационную безопасность в государственном университете Нью-Йорка (State University of New York at Binghamton), считает что ключ к разгадке кроется в непостоянстве результатов. За последние 10 лет он провел сотни экспериментов на эффект Мпемба в свое свободное время, и получил свидетельства что эффект основан на изменчивом феномене переохлаждения.

«Вода редко застывает при 0 o C,» рассказал Браунридж, — «Обычно вода переохлаждается, и начинает замерзать при более низкой температуре». Точка замерзания зависит от примесей в воде, которые оказывают влияние на формирование кристаллов льда. В воде могут содержаться различные примеси: частички пыли, растворенная соль или бактерии. В зависимости от вида примесей меняется температура замерзания. Примесь с самой высокой точкой замерзания определяет температуру замерзания воды.

Браунридж проводит опыт таким образом: две пробы воды одной и той же температуры — допустим вода из под крана 20 o C — в закрытой посуде охлаждается в холодильнике. Одна проба замерзнет быстрее, предположительно из-за того что смесь примесей в ней имеет более высокую температуру замерзания.

Если разница примесей достаточно велика, то проявится эффект Мпембы. Браунридж выбрал образец с самой высокой температурой замерзания и нагрел его до 80 o C, тогда как другие образцы были комнатной температуры. Затем он положил все образцы в холодильник. Горячая вода всегда застынет быстрее, если ее точка замерзания как минимум на 5 o C больше, рассказал Браунридж.

Может показаться невероятным что смещение финишной черты всего на 5 o C достаточно, чтобы образец с начальной температурой на 60 o C выше застыл быстрее. Но чем больше температурная разница между объектом и окружающей средой (в данном случае холодильником) — тем быстрее объект охлаждается. Поэтому более горячий образец очень быстро остынет, достигнув своей точки замерзания, например в -2 o C, быстрее чем более холодная вода достигнет точки замерзания в -7 o C.

Почему никто не замечал этого раньше? Браунридж рассказал, что другие люди недостаточно контролировали условия проведения эксперимента чтобы можно было проверять один фактор за раз. Например, необходимо контролировать тип контейнера, положение образца в холодильнике и так далее.

Эта работа врядли положит конец спорам вокруг эффекта Мпембы. Джонатан Катц (Jonathan Katz) из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Миссури (Washington University in St Louis, Missouri), отнесся к теории Браунриджа со скептицизмом. Согласно теории Катца, нагревание повышает точку замерзания воды, выпаривая примеси, такие как диоксид углерода. Это значит что само по себе нагревание уже повышает шансы что вода замерзнет быстрее, в отличие от более непостоянных результатов Браунриджа. «Возможно он обнаружил эффект переохлаждения, который напоминает эффект Мпембы», — заявил Катц.

Горячая вода иногда застывает быстрее холодной — но почему? Этот любопытный феномен озадачивал ученых веками, но сейчас появились свидетельства что данный эффект может быть вызван наличием примесей.

Давайте будем совместно делать уникальный материал еще лучше, и после его прочтения, просим Вас сделать репост в удобную для Вас соц. сеть.

Оцените статью
Узнайте как нужно хранить продукты и медикаменты в условиях квартиры. Вы с нами?