На днях у меня кружка с горячим кофе остыла слишком быстро, на мой взгляд, что заставило меня задуматься, что больше всего способствовало потере тепла для типичной керамической кружки с открытым верхом: открытый верх, стенки или дно?
Открытый верх позволяет кофе излучаться в комнату, свободной конвекции с окружающим воздухом и потере тепла за счет испарения.
Боковые стенки имеют проводимость к стенкам кружки, свободную конвекцию между воздухом и кружкой, излучение и теплоемкость самой кружки (при комнатной температуре при наполнении).
Дно аналогично бокам, но тонкое кольцо находится в непосредственном контакте со столом, а между большей частью дна и столом есть карман с захваченным воздухом.
На единицу площади (что должно нормализовать вклад различных cmponents), где теряется больше тепла?
Я не могу определить, где конвективный теплообмен будет больше. Воздух в верхней части кружки относительно застойный, но испаряющийся пар может взбудоражить ситуацию. Температура стенки кружки будет ниже температуры кофе из-за падения температуры на стенке кружки.
Я уверен, что это зависит от кружки и температуры кофе, но в большинстве случаев я уверен, что испарительное охлаждение сверху является основным источником потери тепла. Это просто основано на опыте - например, он остается горячим намного дольше, когда вы накрываете верхнюю часть, и намного меньше, когда вы дуете на верхнюю часть. Я также думаю, что в моей керамической кружке он остывает с одинаковой скоростью по сравнению с моей термокружкой с хорошей изоляцией, когда я тоже не накрываю.
Мой опыт показывает, что теплоемкость самой керамической кружки намного меньше, чем жидкость внутри, так что охлаждение кружки при нагревании не имеет большого значения. Это то, что можно было бы легко вычислить.