Puede un ventilador de causar un líquido se enfríe por debajo de la temperatura de la habitación?

Question

Me gusta el ocasional bebida caliente, pero el lugar debajo de un pequeño ventilador para enfriarlo a una potable a la temperatura. Por desgracia, como era de esperar, que suelen olvidarse de mi bebida, y termina muy frío.

De hecho, es lo que termina tan frío que se siente mucho más frío de lo que cabría esperar dado mi relativamente caliente de la habitación ($\sim \mathrm{25^\circ C}$). Sin embargo, esto podría ser una ilusión causada por la temperatura de la habitación sigue siendo menor que la temperatura del cuerpo, o la taza siendo bastante frío.

Me pregunto si el ventilador es capaz de enfriar el líquido por debajo de la temperatura de la habitación. Soy consciente de que la evaporación obras en la más cálida de las moléculas, y deja el resto de refrigeración líquida, pero no estoy seguro de que se puede ser cada vez más fría que la temperatura del aire circundante?

Answer 1

Sí, como otras respuestas han dicho, la temperatura podría descender por debajo de la temperatura de la habitación a través de la refrigeración por evaporación. De hecho, se podría conseguir tan frío como la temperatura de bulbo húmedo del aire en la habitación. Si conoce la temperatura y la humedad del aire, se puede averiguar la temperatura de bulbo húmedo mediante el uso de un mapa psicrométrico:

Encontrar la temperatura ambiente en el verde "de Bulbo Seco Temperatura de la" escala de la habitación y la humedad relativa sobre la roja "Humedad Relativa" de la escala. Localizar el punto donde se encuentran, y leer que la posición de la luz azul "de Bulbo Húmedo o Temperatura de Saturación" de la escala. Por ejemplo, si la temperatura ambiente es de 25°C y una humedad relativa del 30% (que se indica), la más baja la temperatura de tu bebida podría alcanzar mediante la refrigeración por evaporación sería aproximadamente de 14°C. Si el aire estaba completamente seca, sin embargo (humedad relativa de 0%), se podría llegar a 8°C.

Esto no significa necesariamente que su bebe se alcanza esa temperatura. Se puede requerir de un gran flujo de aire, una gran superficie de evaporación, y un tiempo considerable para llegar a la temperatura de bulbo húmedo.

Answer 2

Sí, puede llegar a ser más frías que la temperatura de la habitación. El ventilador que sopla sobre la superficie del líquido actúa como la fase de evaporación en un refrigerador. No hay reciclaje de los vapores de condensación como en un refrigerador, pero que claramente no es importante aquí!

Es sin duda posible, incluso para congelar el líquido, pero esto es más fácilmente demostrado por soplado de aire a temperatura ambiente durante un líquido volátil como el éter para congelar una pequeña cantidad de agua. [Advertencia de seguridad: no intente esto, excepto, posiblemente, al aire libre y con extrema precaución; éter es altamente inflamable y un anestésico.]

No hay necesidad de preocuparse, sin embargo, acerca de las leyes de la termodinámica: esto no es un auto de acción-proceso cíclico y la segunda ley no es violado!

Answer 3

He usado mi desinfectante para las manos(gracias a COVID) que es el alcohol al 70%v/v seguramente un sencillo experimento para demostrar que lo es, y mi resultado fue que sí, la temperatura del líquido está por debajo de la temperatura de la habitación, y creo que depende de la volatilidad de los líquidos que hacen que el proceso de evaporación , y se enfríe el líquido en tu ejemplo, el cambio de temperatura no sería significativamente tanto como en el alcohol uno, pero sí se puede enfriar.

Answer 4

Hay dos tipos de líquido, es decir, volátiles y no-volátiles de los líquidos. Considerar dos casos de estos líquidos

Caso 1: Deje que el líquido volátil decir agua. Los líquidos son en su mayoría volátiles. El ventilador sopla aire sobre la superficie del líquido. Esto hace que el líquido se evapore y se lo llevará lejos en forma de vapores por soplado de aire. En este proceso, las moléculas del líquido sobre la superficie libre del líquido toma la entalpía de vaporización parte de relinchos moléculas y en parte de soplado de aire para cambiar en vapor. Esto resulta en la extracción de calor y enfriamiento de líquido volátil y también posiblemente parcial de refrigeración de soplado de aire depende de la temperatura del líquido. La mínima temperatura a la que un líquido volátil puede alcanzar es el de la Termodinámica la Temperatura de Bulbo Húmedo (TWBT) de aire ambiente. Esta es una de las razones por qué el agua (es decir, abundante líquido volátil con alta entalpía de vaporización) se utiliza en los sistemas de enfriamiento del agua.

La condición de un líquido volátil para enfriado por el aire que sopla sobre su superficie es de que la temperatura del líquido volátil debe ser superior a la temperatura de punto de rocío (DBT) (es decir, la temperatura a la cual el vapor de agua en el aire comienza la condensación) y menor que la temperatura de bulbo húmedo (WBT) (es decir, la temperatura en la que el aire está saturado con vapor) de soplado de aire.

Case2: Vamos líquido no volátil (es decir, no se puede evaporar), dicen que la Glicerina. El aire soplado por el ventilador extrae calor de la superficie del líquido por (forzado) de convección proceso si la temperatura (ambiente) de soplado de aire es menor que la temperatura del líquido y puede enfriar no volátil líquido (Glicerina) de lo contrario no.

Answer 5

Normalmente una condición de contorno convectiva es de la forma $$ Q = h \cdot A \cdot (T(t) - T_\text{env}) = h \cdot A \cdot \Delta T(t) $$ (where h can be a function of fluid velocity if necessary) so it is not really possible that heat can be transferred past the environmental temperature(if T is bigger than Tenv we have cooling if the reverse we have heating). Reading the other answers here there is a endothermic reaction of evaporation here that is the cause of cooling below the environmental temperature. Raoults law states that at equilibrium $$ x_i = \frac{y_i p_\text{total}}{p_i^\star}$$ por lo que la humedad relativa es básicamente una medida de qué tan lejos del equilibrio que actualmente estamos. Mediante soplado de aire pasado un líquido volátil se mantenga más de equilibrio (más rápido de la reacción)y la velocidad de la reacción endotérmica de causar más pérdida de calor