Почему суша нагревается быстрее чем вода
На берегу кажется, что вода, словно парное молоко. Но при первых попытках окунуться, оказывается, что она гораздо холоднее, чем казалось. Всегда ли суша нагревается быстрее, чем вода? Какие факторы влияют на нагревание водоемов и берега?
Темные поверхности сильнее, чем отражающие, поглощают тепло. Помимо цвета на поглощение энергии влияет текстура – более текстурированные поверхности лучше поглощают тепло. Поэтому суша нагревается быстрее, чем вода.
Еще одна причина кроется в молекулярной структуре. Молекулы воды движутся, что порождает большую теплоемкость, по сравнению с почвой или песком, имеющими твердую структуру. Большая теплоемкость подразумевает, что требуется повышенное количество энергии для нагревания объекта. Кроме того, часть жидкости испаряется из водоема под воздействием солнца, и соответственно, расходуется часть теплоты.
Изменения температуры на суше происходит сильнее и резче, в то время как вода медленнее нагревается и остывает. При этом у суши нагревается только верхний слой, а более глубокие слои прогреваются через теплопроводность. В то же время солнечные лучи могут прогреть воду до 70 метров вглубь.
На процесс изменения температуры воды также влияют конвекционные потоки: наиболее плотные слои располагаются внизу, а самые легкие – наверху. В пруде или озере ближе к дну температура воды может составлять около 4 градусов, так как именно при этой температуре достигается наибольшая плотность воды.
Справедливым будет отметить, что вода в озере, реке, море будет нагреваться по-разному. То же самое можно сказать о береге, на его нагревание и остывание будет влиять тип суши: почва, песок, глина. Кроме того, значение имеет совокупность всех природных, климатических факторов и географическое положение.
Источник
Почему вода нагревается быстро, а охлаждается так медленно?
Сегодня довести воду до кипения не представляет каких-либо трудностей. Для этого нужно всего лишь включить на кухне плиту и поставьте на нее чайник. Обычно кипячение воды занимает всего несколько минут. Но вы наверняка замечали, что после кипения вода охлаждается до своей первоначальной температуры гораздо дольше. Чтобы остыть до двадцати градусов по Цельсию может потребоваться несколько часов (в зависимости от конструкции чайника). Почему вода нагревается быстро, а охлаждается так медленно?
Быстрый нагрев и медленное охлаждение
Давайте рассмотрим это явление на примере металлического чайника, наполненного водой. Вода, которую нужно нагреть от нормальной комнатной температуры (около 20 градусов по Цельсию) до температуры кипения, должна преодолеть разницу в 80 градусов. При этом она поглотит определенное количество энергии, которая преобразуется в кинетическую энергию молекул воды.
Количества тепла, необходимое для нагрева тела определенной температурой, можно рассчитать с использованием следующего соотношения:
Q = масса тела * удельная теплоемкость * разница температур
Из этой простой формулы есть несколько интересных следствий. Чем больше масса тела, тем больше тепла оно потребляет. Разные вещества потребляют разное количество энергии. Чем выше желаемая температура, тем больше энергии нам потребуется на нагрев.
Охлаждение работает точно так же, но с одним небольшим отличием — тепло в этом случае передается от горячей воды во внешнее пространство вокруг чайника.
Температура варочной панели обычно составляет несколько сотен градусов Цельсия. Поэтому она может передавать значительное количество энергии в воду и быстро нагревать ее до температуры, при которой она начинает испаряться (100 °С) Для такого же быстрого охлаждения нам понадобится такая же большая разница температур – температура внешней среды должна быть минус несколько сотен градусов Цельсия. Безусловно, ничего подобного в природе не встречается, поскольку минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной -273,15°С (абсолютный ноль температуры). А наш хладагент (воздух вокруг чайника) имеет температуру около + 20 °C. Таким образом, охлаждение происходит намного медленнее, чем нагрев воды.
Тепло — вид энергии
Большинство людей недооценивает количество энергии, которую потребляет вода для ее нагрева. Для нагрева 1 кг воды на 1 градус требуется 4187 Дж. На первый взгляд это не очень интересно.
Но представьте, что мы приложим то же количество энергии не для нагрева 1 кг воды, а для ее ускорения (кинетическая энергия).
Источник
