Проведем эксперимент. Возьмем две одинаковые стаканы и наполним их водой, одну - кипятком, другую - водой из-под крана. В какой из них вода замерзнет быстрее, если стакана выставить на мороз?
Ответ очевиден: чтобы заморозить воду следует отвести (забрать) тепло
Q = cm (t - 0 ° C) + λm
Поскольку температура кипятка является выше температуры воды из-под крана, так что от горячей сосуды следует отвести большее количество тепла, а значит процесс заморозки займет больше времени.
Но в ходе проведения эксперимента обнаруживаем, что горячая вода замерзает быстрее.
Явление, которое кажется на первый взгляд парадоксальным, имеет простое физическое объяснение.
Проведем еще раз этот же эксперимент, накрыв оба стакана герметично крышками. Обнаружим, что чудеса в этом случае не произошло: сначала замерзнет холодная, а затем и горячая вода.
Чтобы расставить все точки над и вспомним, как охлаждается вода?
Охлаждение воды происходит в результате 2-х процессов: теплообмена с окружающей средой и испарения. Обе сосуды сделаны из стекла, поэтому теплообмен через стенки будет незначительным и охлаждения будет происходить в основном за счет испарения с поверхности.
Вследствие испарения над поверхностью жидкости образуется пар. Если сосуд с водой закрыта, то пара над жидкостью быстро становится насыщенной и дальнейшее охлаждение происходит только за счет теплообмена.
Совсем по-другому охлаждается вода в открытом сосуде. При испарении масса воды все время уменьшается и поэтому, когда температура опустится до 0 ° С, в горячей сосуде окажется значительно меньше воды, чем в холодной. После этого жидкости в обоих сосудах охлаждаться одинаково.
Именно это является основным объяснением этого экспериментального парадокса.
Загрузка...