Что тает быстрее - мороженое или леденец/мороженое?

Мой пятилетний ребенок хочет знать, что быстрее тает: мороженое или ледяной леденец (он же эскимо). Содержание молочных продуктов в мороженом заставляет его таять медленнее или быстрее?

Обновление: предположим постоянную массу и отношение площади поверхности к объему.

Я думаю, вам (и вашему пятилетнему ребенку) нужно выполнить очень обширную экспериментальную программу. Только будьте осторожны, чтобы не тратить впустую ни одно из угощений. Предлагаю посидеть на заднем дворе приятными летними вечерами как подходящее место для экспериментов.
Время плавления зависит не только от продукта, но и от размера порции. Большая часть имеет более низкое отношение площади поверхности к объему, поэтому для плавления требуется больше времени. Сравнение с леденцами еще сложнее, так как это соотношение также зависит от формы.
Сохраняется ли масса постоянной? Или объем? Потому что мороженое наполнено воздухом. Но по удельной теплоемкости воду превзойти довольно сложно. Эскимо, вероятно, побеждает просто потому, что в нем больше воды.
Какой абсолютно идеальный способ познакомить вашего ребенка с чудесами научных экспериментов.

Ответы (2)

Мороженое тает быстрее. Это потому, что в мороженом есть молоко, а в эскимо вода. На эскимо есть ледяное покрытие, а на мороженом его нет, поэтому мороженое тает быстрее, чем мороженое.

Давайте предположим постоянную массу и постоянную площадь поверхности, а не постоянное отношение площади поверхности к объему. (Хотя разница в плотности, вероятно, не была бы главным фактором, даже если бы мы просто приняли одинаковую форму и объем.)

Итак, у нас есть одна и та же площадь. И такая же масса. Может немного другой формы.

Теперь важны точка плавления, «коэффициент теплопроводности» (насколько хорошо этот материал проводит тепло, т. е. сколько тепла передается через вещество при данной разнице температур) и «тепловая теплоемкость» (сколько тепловой энергии он передает). требуется нагреть единицу массы на один градус). Теплоемкость говорит нам, сколько тепла должно быть поглощено окружающей средой, чтобы вызвать необходимое повышение температуры. Технически у нас также есть количество тепла, необходимое для перехода из жидкого состояния в твердое при температуре плавления — это означает, что когда вещество достигает температуры плавления, требуется тепло только для осуществления фазового перехода. Но они будут почти идентичны. Я бы также предположил, что температуры плавления очень похожи или идентичны, оставляя два других фактора. Обычно это верно для неионогенных смесей в воде; так, например, это не относится к соли, которая значительно меняет температуру плавления. Так что все зависит от теплоемкости и коэффициента теплопроводности.

Эскимо лучше проводит тепло из-за отсутствия связующих и сухих веществ молока, а значит, имеет более высокий коэффициент теплопроводности. Этот фактор заставляет эскимо таять быстрее из-за того, что оно будет быстрее поглощать тепло из окружающей среды (и это, в свою очередь, верно, потому что оно будет быстрее переносить тепло к своему центру с поверхности и, следовательно, сохранять поверхность более прохладной и, следовательно, более способны принимать тепло от более теплого воздуха - более холодная поверхность означает большую разницу температур между поверхностью и воздухом, что означает более быстрое поглощение тепла, потому что разница температур прямо пропорционально влияет на теплопередачу, нет разницы температур нет теплопередачи, высокая температура разница высокая теплоотдача и т.д).

Я предполагаю, что эскимо также имеет более низкую теплоемкость и, следовательно, потребует меньше поглощаемого тепла на увеличение градуса, но я не уверен, что это так. Если это так, то эскимо быстрее тает.

Наша интуиция подсказывает, что мороженое будет таять быстрее, потому что оно размягчается при повышении температуры, но это не рассматриваемая проблема. Настало время тотального таяния, жидкого. Но это смягчение выявляет еще один фактор, о котором я только что подумал. Если мороженое размякнет и изменит форму, оно может начать сплющиваться и увеличивать площадь открытой поверхности. Это может быть важным фактором. Я бы предложил провести эксперимент с одинаковыми формами без ограничений, чтобы этот фактор размягчения мороженого выравнивался по мере его продвижения и увеличивал площадь и, следовательно, плавился И проводил эксперимент, устраняя этот фактор, помещая их в одинаковые чашки. Разница может повлиять на то, какой из двух расплавится быстрее. Что касается чашек, то, как это ни парадоксально, это будет эскимо, которое становится полностью жидким первым. Для капель,