За какое время вода при температуре 10°С достигнет комнатной температуры?

У меня есть небольшой контейнер (100 мм X 80 мм X 60 мм), наполненный водой при температуре 10 ° C. Контейнер сделан из алюминия, не изолирован и стоит на деревянном столе. Комнатная температура составляет около 27° C. Как рассчитать время, необходимое для того, чтобы вода в контейнере приобрела комнатную температуру?

С некоторыми трудностями, потому что это будет зависеть от таких вещей, как относительная влажность (испарение и конденсация снаружи), толщина алюминиевого контейнера, а также такие вещи, как ваша высота над уровнем моря.
Испарение не позволит воде достичь температуры окружающей среды, если только относительная влажность воздуха не составляет 50%. В противном случае испарение воды с верха емкости (со скоростью, СИЛЬНО зависящей от наличия потока воздуха по поверхности) будет продолжать отводить тепло, пока вы пытаетесь нагреть воду через стенки емкости. См. этот более ранний ответ , в котором оценивается стационарная температура на 1°C ниже температуры окружающей среды при относительной влажности 50 % для аналогичного сценария.

Ответы (2)

Сначала выровняйте данные. Вроде контейнер не маленький :)

  1. объем воды: 4,80 × 10 − 4   м 3
  2. площадь поверхности теплопередачи (не учитывать деревянную опорную поверхность): 0,038 м 2
  3. масса воды: 0,48   к г
  4. теплоемкость воды 4,2кДж/кг-К

рассчитать, какое количество теплоты необходимо для того, чтобы вода достигла комнатной температуры.

△ Вопрос "=" м с ( 27 − 10 ) "=" 34,3 к Дж

Предполагая, что вода может быстро передавать тепло, мы получаем скорость изменения температуры воды,

м с д Т ж а т е р д т "=" Вопрос ˙

Использовать 10 Вт / м 2 − К для теплообмена естественной конвекцией воздуха получаем коэффициент теплопередачи,

Вопрос ˙ "=" час А ( Т р о о м − Т ж а т е р )

Таким образом, мы в конечном итоге решим это уравнение,

м с д Т ж а т е р д т "=" час А ( Т р о о м − Т ж а т е р )

Решив это уравнение, получим

Т ж а т е р "=" 27 − 17 е − час А м с т "=" 27 − 17 е − 0,000188 т
.

Подсчитайте, вам понадобится около 20 часов. Но уже через 6 часов можно получить температуру воды выше 90% от 27 градусов.

Ваше окончательное уравнение, кажется, говорит мне, что температура воды снижается ( без ограничений) с течением времени. Может это действительно то, что вы имеете в виду?
Хороший расчет! Поэтому, когда я на работе и выпиваю больше литра в день (9 часов), я могу просто взять пластиковую бутылку вместо удушенной термоалюминиевой.. так как я пью быстрее, чем скорость повышения температуры.. :) думаю обо всех миллионах, которые вы могли бы сэкономить, если бы мир знал об этом и не покупал эти дорогие бутылки.

На этот вопрос более надежно ответить, проведя эксперимент, а не расчет.

Расчет требует от вас решить, каковы наиболее важные механизмы потери тепла, какие формулы использовать, как учесть форму контейнера, затем измерить все размеры, найти соответствующие данные (теплопроводность и теплоемкость и т. д.) ... Целая куча работы без гарантии, что ответ будет таким точным, как вы ожидаете.

В обычной математической модели скорость потери тепла пропорциональна разнице температур между контейнером и помещением. Это приводит к экспоненциальному повышению или понижению температуры до комнатной температуры. В соответствии с этой моделью контейнер фактически никогда не достигает комнатной температуры. Вы должны решить, насколько близко это приемлемо. Термометр дает вам естественный критерий (наименьшее деление). В противном случае вам решать, насколько близко «достаточно близко».

Но мы же физики-теоретики, Леонард...
За какое время вода при температуре 10°С достигнет комнатной температуры?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v