Мой друг, основываясь на случайных наблюдениях, считает, что кофе остывает быстрее, чем обычная горячая вода из-под крана. Заинтересовавшись этим, я попытался исследовать это сам, но я плохо разбираюсь в физике и термодинамике. Кроме того, я знаю, что здесь много переменных, поэтому я попытаюсь задать вопрос как можно конкретнее:
У меня есть 8 унций воды (мы можем предположить, что она нечистая, но мы не можем знать, что это за примеси), которая нагревается до 200 градусов по Фаренгейту в микроволновой печи (скажем, у нас есть действительно точная микроволновая печь, которая может сделать это легко) и затем его помещают в стандартную одноразовую кофейную чашку из пенополистирола.
У меня точный дублирующий сценарий, за исключением того, что в этот раз мы также будем варить кофе в воде в течение нескольких минут, отфильтровывать кофе с помощью стандартного кофейного фильтра (можно предположить, что какие-то частицы кофе остаются в воде, но мы ничего не можем знать об этих частицах кофе), а затем повторно нагрейте воду до 200 градусов по Фаренгейту, прежде чем добавлять ее в кофейную чашку с пеной.
Если затем каждую из этих кофейных чашек поставить на отдельные столы в комнате с комнатной температурой (скажем, 70 градусов по Фаренгейту) и дать им спокойно стоять, будут ли жидкости охлаждаться примерно с одинаковой скоростью (т. е. вода и кофе достигнут 180 градусов по Фаренгейту примерно в одно и то же время) или один будет остывать быстрее, чем другой?
Для любого сценария, почему?
Если есть какие-либо разъяснения или варианты формулировок, которые следует изменить, пожалуйста, дайте мне знать, поскольку мне действительно любопытно. Я предполагаю, что это как-то связано с тем, что удельная теплоемкость начинает отличаться, и что поверхностное натяжение кофейной смеси будет нарушено из-за частиц кофе. Но, опять же, я действительно не знаю :-)
на основании случайных наблюдений считает, что кофе остывает быстрее, чем обычная горячая вода из-под крана
Вернемся к части «случайного наблюдения». Начальные условия одинаковы? Вода из чайника обычно горячее, чем из кофемашины. И мы склонны делать с кофе то, что мы не делаем с водой, например, добавлять 10% другой жидкости (молока) при низких температурах, растворимое твердое вещество и сильное перемешивание холодным металлическим радиатором. Так что весьма вероятно, что через 2 минуты после приготовления кофе намного холоднее горячей воды, но это не имеет отношения к присущим кофе свойствам.
Растворение кофейных субстанций и частиц вызывает незначительные изменения свойств, связанных с нагреванием, но слишком незначительные, чтобы их можно было заметить.
Но есть эффекты, вызванные этим, которые могут иметь значение. Жидкость будет охлаждаться в основном через верхнюю поверхность, так как чаша хорошо изолирована. Интересные эффекты применяются к этой поверхности:
Эффекты имеют разную величину в отношении влияния на охлаждение:
Эффект пены, безусловно, сильнее в расчете на площадь покрытой поверхности по сравнению с масляным слоем, поэтому, если есть пена, кофе будет остывать медленнее, даже заметно медленнее.
Если нет пены, на какой-то процент поверхности покрытой маслом, я предполагаю, что эффект от этого сильнее, чем разница в излучении, поэтому она все равно будет остывать медленнее - но не заметно (при условии, что небольшая часть покрыта маслом ).
Если не будет масляного покрытия и пены, кофе будет излучать больше тепла, а значит, быстрее остынет — но немного, незаметно.
Джон Ренни
грабить