¿Cómo puede el agua se enfríe más rápidamente?

Question

Tengo una taza y sólo puedo vierta agua caliente en el interior, quiero saber si el calor se disipa más rápidamente con agua más o menos agua? Cómo sobre la ocasión cuando mi copa está bien cubierto?

Answer 1

La cantidad de energía térmica en el agua es proporcional al volumen de agua (que es proporcional a su tamaño en cubos: $r^3$). La velocidad a la que el calor pueda disiparse (la velocidad a la que se enfría) es proporcional a la superficie del agua (la cual es proporcional a su tamaño cuadrado: $r^2$). Por lo tanto, más agua, más baja es la relación de superficie a volumen ($A / V \propto r^2 / r^3 = 1/r )$, y tomará más tiempo para enfriar.

Aparte: esto es por qué los mamíferos más grandes tienen más problemas de refrigeración de sí mismos que los animales más pequeños. Esto es por qué los elefantes tienen orejas gigantes: aumentar drásticamente la superficie de la zona¹ para aumentar la tasa de disipación de calor.

Si la cubierta de la copa, lo que aumenta su aislamiento --- cual es su resistencia al intercambio de calor con el medio ambiente. Más aislamiento significa más lenta la transferencia de calor, y en este caso, más lento enfriamiento.

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1: de Las orejas también tienen un excelente flujo de sangre, lo que mantiene la transferencia de calor desde el cuerpo hasta las orejas---al igual que el radiador de un coche.

Answer 2

También podría poner negro los alimentos-el colorante en el agua caliente para hacer que se irradia más rápido, porque, por supuesto, el cuerpo negro irradia más rápido. Es la misma razón por negro café se enfría más rápido que el café que se ha agregado a la leche.

Answer 3

La pregunta que quizá podría beneficiarse de algún tipo de aclaración. Los más agua que está en la copa, la más grande es la superficie que será la transferencia de calor desde el agua a la taza y a los alrededores, y más calor se disipa en el entorno.

Cubriendo la copa va a hacer dos cosas: 1) la más importante es que va a reducir la pérdida de calor por evaporación, ya que el vapor se condense en el interior de la taza de mantener su calor en lugar de dejar escapar, 2) reducir la pérdida de calor debido a la radiación y la convección por el aislamiento.

Una pregunta más interesante puede ser si la temperatura de las gotas de agua más rápidamente en el mayor o menor volumen. Esta pregunta es contestada por encima en la comparación de área de superficie y volumen.