Если нагреть холодную воду

Ответ на вопрос: какая вода закипает быстрее — холодная или горячая?

Кипячение — процесс доведения вещества до кипения. Он применяется во многих сферах хозяйственной деятельности человека. В свою очередь, кипение — процесс интенсивного парообразования вещества, происходящего, как на его поверхности, так и внутри.

Хотя каждый из нас с детства неоднократно имел возможность их наблюдать, распространены заблуждения о кипении воды.

Предлагаем разобраться, какая вода закипает быстрее — холодная или горячая, в каких условиях это происходит раньше, и как ускорить этот процесс.

Почему горячая закипит скорее?

Горячая вода закипает быстрее. Почему? Для ответа рассмотрим процесс кипения воды.

В H2O присутствуют молекулы воздуха, когда она нагревается, происходит его выделение. В результате на стенках и дне посуды, в которой кипятят, оседают пузырьки.

Это наблюдается при температуре 65-70 градусов по Цельсию. В процессе нагревания, параллельно с повышением температуры, они растут, так как внутри них происходит испарение.

Пока температура воды не достигла нужного значения, пузырьки разрушаются, до того, как успеют подняться до ее поверхности. Если нагревание продолжается, они всплывают до границы с воздухом и лопаются.

При этом наблюдается выпуск пара, находящегося в пузырьке. Все это сопровождается характерным шумом, напоминающим на слух легкий хлопок.

Очевидно, что закипит и выкипит, т.е. полностью превратится в пар, вода, изначально имеющая более высокую температуру.

Чем это обусловлено?

Горячая вода закипает быстрее холодной, так как для «запуска» процесса кипения ей нужно передать извне меньше энергии.

Какой должна быть температура жидкости для ускорения процесса?

Чем выше начальная температура воды, тем скорее она закипит.

В зависимости от внешних условий, это происходит при разной температуре. Так, вода кипит ста градусах при атмосферном давлении в 1 атмосферу или 760 мм.рт.ст. (норм. атмосферное давление).

Чтобы быстрее закипеть, она должна быть нагретой почти до 100 градусов.

Но не все так просто! Чем ниже показатель атмосферного давления в данной местности, тем скорее начинается кипение воды.

Так, в городке Эль-Альто, который расположен высоко в Андах (4 тысяч метров н.у.м.), атмосферное давление меньше нормы на 39%. Там достаточно довести температуру воды примерно до 85,5 градусов, чтобы она начала кипеть.

Что еще влияет на скорость закипания?

На этот показатель влияют:

1. Наличие в воде примесей. Раньше закипит чистая. Перед закипанием молекулы примесей, не способных улетучиваться, занимают на поверхности место молекул воды, покинувших жидкость. Они тормозят процесс кипения.
2. Атмосферное давление. Закипание происходит, когда давление внутри пузырьков становится равным атмосферному, и они получают возможность всплывать на поверхность.
3. То, в какой, открытой или закрытой посуде происходит кипячение. В открытой посуде происходит испарение воды. При этом улетают молекулы с большей кинетической энергией. В результате внутренняя энергия воды уменьшается. Для закипания требуется ее повысить с помощью нагревателя. Для этого требуется время.

Заключение

Кипение — процесс, имеющий широкое применение в разных областях, от кулинарии, до сложных технологических операций в химической промышленности и в атомной энергетике. И вопрос относительно скорости закипания холодной и горячей воды хорошо изучен, не следует верить мифам.

Источник

Семь ошибок при использовании проточных водонагревателей

Содержание

Содержание

Проточные водонагреватели компактны, просты в работе и обслуживании, да и вода в них не кончается. Вот только ошибки подбора, подключения и эксплуатации проточного нагревателя могут легко перечеркнуть все достоинства.

1. Недостаточная мощность

Ошибки с мощностью — самые распространенные при выборе проточных водонагревателей. Человек покупает проточный нагреватель, устанавливает его, и вдруг выясняется, что с приемлемой температурой вода течет только тонюсенькой струйкой. А если открыть кран посильнее, то вода холодная. Это значит, что нагревателю не хватает мощности. Для того, чтобы нормально помыться в душе, нужен расход воды от 7 л/мин. При этом водонагреватель должен за минуту нагреть 7 литров воды от 10 °C до 36. Какая мощность для этого нужна? Вспомним физику за 8 класс.

W — мощность водонагревателя (Вт), c — теплоемкость нагреваемого материала (Дж/кг*К, вода — 4183), m — масса нагреваемой воды (кг), t₁ — температура исходная (°C), t₂ — температура требуемая (°C), t — время нагрева (сек). Так, для вышеприведенного примера получаем:

12,5 кВт — такого никакая бытовая проводка не выдержит. Нагреватель же мощностью в 3,5 кВт сможет обеспечить только 2 л/мин с температурой 36 °C. Умыться и помыть посуду еще хватит, но принимать душ уже будет некомфортно. Ну и, разумеется, расход только из одного крана.

Но это не значит, что маломощный проточный водонагреватель совершенно бесполезен. Надо просто четко понимать его возможности. Полностью обеспечить квартиру или частный дом горячей водой он не сможет. Чтобы помыть руки или посуду, его будет вполне достаточно. А во время летних отключений он вполне может сгодиться и для душа — летом греть надо меньше: холодная вода прогревается сильнее, да и в душе можно сделать воду попрохладнее.

2. Избыточная мощность

То, что в продаже есть проточные нагреватели мощностью до 27 кВт, не означает, что их можно подключать к обычной розетке. Максимально допустимая суммарная мощность потребителей для квартир составляет 7 кВт — и это только для современных домов с электрическими плитами. В домах с газовыми плитами максимум 4.5 кВт, а в некоторых старых домах — вообще 1.5 кВт! Если установить нагреватель с мощностью выше допустимой, то в лучшем случае выбьет автоматы, а в худшем — случится пожар из-за перегрева проводов или розеток.

Даже если мощность вашего водонагревателя не превышает максимально допустимой, не спешите включать его в первую попавшуюся розетку. Толщины электропроводов по квартире или дому могут быть разными и, соответственно, рассчитанными на различный ток. Минимальное сечение провода в зависимости от мощности можно посмотреть в таблице:

Если вы не уверены, что провод рассчитан на такую нагрузку, проложите новую линию до вводного автомата. Заодно можно будет установить УЗО (если его нет) и убедиться, что заземление не «потерялось» где-нибудь по дороге.

3. Подключить водонагреватель без УЗО

По сравнению с накопительными водонагревателями, ТЭН в проточном водонагревателе не так сильно обрастает накипью и медленнее корродирует, поэтому риск попадания электричества в нагреваемую воду ниже. Но он все равно есть. Чтобы избежать последствий поражения электрическим током, крайне рекомендуется установить УЗО (при его отсутствии) и убедиться в наличии заземления.

4. Подключить водонагреватель к розетке без заземления

Если водонагреватель заземлен, то пробой ТЭНа, скорее всего, приведет к отключению автомата на линии питания. А вот при отсутствии заземления водонагреватель превратится в электрошокер, который сработает, как только вы коснетесь руками крана или текущей из него струи. Да, УЗО отключит ток быстрее, чем водонагреватель вас убьет, но если УЗО нет? А если и есть, вряд ли вы захотите проверять его исправность таким образом.

5. Не учесть давление воды

Максимальное рабочее давление проточных водонагревателей может быть от 4 бар. В загородных домах давление в водопроводе обычно выше и не поднимается, но не в городских квартирах. В городе нормальное давление может достигать 6 бар, а из-за гидроударов во время ремонта или профилактических работ — до 8–10 бар. Водонагреватель с максимальным допустимым давлением в 4–6 бар такого может и не выдержать — это приведет к его поломке. А еще прорвавшая теплообменник вода может попасть на ТЭН и создать опасность поражения электрическим током. Поэтому подбирайте водонагреватель в соответствии с давлением ХВС или ставьте на входе в него редуктор давления.

6. Установить с наклоном или непрочно

Проточный нагреватель, как правило, имеет четко определенное положение эксплуатации. Если установить его неправильно, или он накренится из-за слабого крепления, то часть ТЭНа может оказаться непогруженной в воду. ТЭНы проточных нагревателей мощные, и без контакта с водой раскаляются за считанные секунды. Некоторые водонагреватели имеют защиту от перегрева и от работы «на сухую», но при частичном заполнении защита может и не сработать.

7. Задерживать вытекающую из нагревателя воду

Проточный водонагреватель потому так и называется, что нагревает поток воды. Если водонагреватель не предназначен для встраивания в систему ГВС и имеет свободный выход, но вода по каким-то причинам не вытекает, она быстро нагревается до кипения. А это еще опаснее, чем работа «на сухую», поскольку чревато разрывом корпуса. Некоторые такие водонагреватели оснащены контролем потока и отключаются при его снижении, но не все. Поэтому ни в коем случае нельзя ставить краны на выход простого проточного водонагревателя или каким-либо другим способом ограничивать свободное вытекание воды из него.

Источник

Эффект Мпембы. Длиннотекст.

И так, что это и с чем его едят?

Эффект Мпембы (Парадокс Мпембы) — парадокс, который гласит, что горячая вода при некоторых условиях замерзает быстрее, чем холодная, хотя при этом она должна пройти температуру холодной воды в процессе замерзания. Данный парадокс является экспериментальным фактом, противоречащим обычным представлениям, согласно которым при одних и тех же условиях более нагретому телу для охлаждения до некоторой температуры требуется больше времени, чем менее нагретому телу для охлаждения до той же температуры.

Этот феномен замечали в своё время Аристотель, Френсис Бэкон и Рене Декарт, однако лишь в 1963 году танзанийский школьник Эрасто Мпемба установил, что горячая смесь мороженого замерзает быстрее, чем холодная.

Будучи учеником Магамбинской средней школы в Танзании Эрасто Мпемба делал практическую работу по поварскому делу. Ему нужно было изготовить самодельное мороженое — вскипятить молоко, растворить в нем сахар, охладить его до комнатной температуры, а затем поставить в холодильник для замерзания. По-видимому, Мпемба не был особо усердным учеником и промедлил с выполнением первой части задания. Опасаясь, что не успеет к концу урока, он поставил в холодильник еще горячее молоко. К его удивлению, оно замерзло даже раньше, чем молоко его товарищей, приготовленное по заданной технологии.

После этого Мпемба экспериментировал не только с молоком, но и с обычной водой. Во всяком случае, уже будучи учеником Мквавской средней школы он задал вопрос профессору Деннису Осборну из университетского колледжа в Дар-Эс-Саламе (приглашенному директором школы прочесть ученикам лекцию по физике) именно по поводу воды: «Если взять два одинаковых контейнера с равными объемами воды так, что в одном из них вода имеет температуру 35°С, а в другом — 100°С, и поставить их в морозилку, то во втором вода замерзнет быстрее. Почему?» Осборн заинтересовался этим вопросом и вскоре в 1969 году они вместе с Мпембой опубликовали результаты своих экспериментов в журнале «Physics Education». С тех пор обнаруженный ими эффект называется эффектом Мпембы.

До сих пор никто точно не знает, как объяснить этот странный эффект. У учёных нет единой версии, хотя существует много. Всё дело в разнице свойств горячей и холодной воды, но пока не понятно, какие именно свойства играют роль в этом случае: разница в переохлаждении, испарении, формировании льда, конвекции или воздействии разжиженных газов на воду при разных температурах.

Парадоксальность эффекта Мпембы в том, что время, в течение которого тело остывает до температуры окружающей среды, должно быть пропорционально разности температур этого тела и окружающей среды. Этот закон был установлен еще Ньютоном и с тех пор много раз подтверждался на практике. В данном же эффекте вода с температурой 100°С остывает до температуры 0°С быстрее, чем такое же количество воды с температурой 35°С.

Тем не менее, это еще не предполагает парадокс, поскольку эффекту Мпембы можно найти объяснение и в рамках известной физики. Вот несколько объяснений эффекта Мпембы:

Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объем воды с той же температурой замерзает быстрее. Нагретая до 100 С вода теряет 16% своей массы при охлаждении до 0 С.

Эффект испарения – двойной эффект. Во-первых, уменьшается масса воды, которая необходима для охлаждения. И во-вторых, снижается температура из-за того, что уменьшается теплота испарения перехода из фазы воды в фазу пара.

Из-за того, что разница температур между горячей водой и холодным воздухом больше — следовательно теплообмен в этом случае идет интенсивнее и горячая вода быстрее охлаждается.

Когда вода охлаждается ниже 0 С она не всегда замерзает. При некоторых условиях она может претерпевать переохлаждение, продолжая оставаться жидкой при температурах ниже температуры точки замерзания. В некоторых случаях вода может оставаться жидкой даже при температуре –20 С.

Причина этому эффекту в том, что для того, чтобы начали формироваться первые кристаллы льда нужны центры кристаллообразования. Если их нет в жидкой воде, тогда переохлаждение будет продолжаться до тех пор, пока температура не понизится настолько, что кристаллы начнут формироваться спонтанно. Когда они начнут формироваться в переохлаждённой жидкости, они начнут расти быстрее, формируя лёдовую шугу, которая замерзая, будет образовывать лёд.

Горячая вода больше всего подвержена переохлаждению поскольку её нагревание устраняет растворённые газы и пузырьки, которые в свою очередь, могут служить центрами образования кристаллов льда.

Почему же переохлаждение заставляет горячую воду застывать быстрее? В случае с холодной водой, которая не переохлаждается происходит следующее. В этом случае тонкий слой льда будет образовываться на поверхности сосуда. Этот слой льда будет действовать как изолятор между водой и холодным воздухом и будет препятствовать дальнейшему испарению. Скорость формирования кристаллов льда в этом случае будет меньше. В случае с горячей водой, подвергающейся переохлаждению, переохлаждённая вода не имеет защитного поверхностного слоя льда. Поэтому она теряет тепло намного быстрее через открытый верх.

Когда процесс переохлаждения заканчивается и вода замерзает, теряется намного больше тепла и поэтому формируется больше льда.

Многие исследователи этого эффекта считают переохлаждение главным фактором в случае с эффектом Мпемба.

Холодная вода начинает замерзать сверху, ухудшая тем самым процессы теплоизлучения и конвекции, а значит и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу.

Объясняется этот эффект аномалией плотности воды. Вода имеет максимальную плотность при 4 С. Если охладить воду до 4 С и положить её при более низкой температуре, поверхностный слой воды замерзнет быстрее. Потому что эта вода менее плотная чем вода при температуре 4 С, она останется на поверхности, формируя тонкий холодный слой. При этих условиях тонкий слой льда будет формироваться на поверхности воды в течение короткого времени, но этот слой льда будет служить изолятором, защищающим нижние слои воды, которые будут оставаться при температуре 4 С. Поэтому дальнейший процесс охлаждения будет проходить медленнее.

В случае с горячей водой ситуация совершенно иная. Поверхностный слой воды будет охлаждаться более быстрее за счёт испарения и большей разницы температур. Кроме того, холодный слои воды более плотные, чем слои горячей воды, поэтому слой холодной воды будет опускаться вниз, поднимая слой тёплой воды на поверхность. Такая циркуляция воды обеспечивает быстрое падение температуры.

Но почему этот процесс не достигает точки равновесия? Для объяснения эффекта Мпембы с этой точки зрения конвекции следовало бы принять, что холодные и горячие слои воды разделены и сам процесс конвекции продолжается после того, как средняя температура воды опустится ниже 4 С.

Однако, нет экспериментальных данных, которые подтверждали бы эту гипотезу, что холодные и горячие слои воды разделены в процессе конвекции.

Растворённые в воде газы

Вода всегда содержит растворённые в ней газы – кислород и углекислый газ. Эти газы имеют способность уменьшать точку замерзания воды. Когда вода нагрета, эти газы выделяются из воды, поскольку их растворимость в воде при высокой температуре ниже. Поэтому когда горячая вода охлаждается, в ней всегда меньше растворённых газов, чем в не нагретой холодной воде. Поэтому точка замерзания нагретой воды выше и она замерзает быстрее. Этот фактор иногда рассматривается как главный при объяснении эффекта Мпембы, хотя никаких экспериментальных данных, подтверждающих этот факт нет.

Этот механизм может играть существенную роль когда вода помещается в морозильник холодильной камеры в небольших контейнерах. В этих условиях замечено, что контейнер с горячей водой протаивает под собой лёд морозильной камеры, улучшая тем самым тепловой контакт со стенкой морозилки и теплопроводность. В результате чего, тепло отводится от контейнера с горячей водой быстрее, чем от холодного. В свою очередь контейнер с холодной водой не протаивает под собой снег.

Все эти (а также другие) условия изучались во многих экспериментах, но однозначного ответа на вопрос — какие из них обеспечивают стопроцентное воспроизводство эффекта Мпембы — так и не было получено.

Так, например, в 1995 году немецкий физик Давид Ауэрбах изучал влияние переохлаждения воды на этот эффект. Он обнаружил, что горячая вода, достигая переохлажденного состояния, замерзает при более высокой температуре, чем холодная, а значит быстрее последней. Зато холодная вода достигает переохлажденного состояния быстрее горячей, компенсируя тем самым предыдущее отставание.

Кроме того, результаты Ауэрбаха противоречили полученным ранее данным, что горячая вода способна достичь большего переохлаждения из-за меньшего количества центров кристаллизации. При нагревании воды из нее удаляются растворенные в ней газы, а при ее кипячении выпадают в осадок некоторые растворенные в ней соли.

Утверждать пока можно только одно — воспроизводство этого эффекта существенно зависит от условий, в которых проводится эксперимент. Именно потому, что воспроизводится он далеко не всегда.

Дубликаты не найдены

Очень интересная статья. Спасибо 🙂

Поттер по-советски

Ему нужнее

Летопись событий

Епифанцев: Пикабу — секта!

Пикабу: да, да, мы — секта!

Е: На Пикабу мнение формирует демиург! Здесь остаётся только мнение большинства!

П: да-да, здесь модераторы творят дичь, куда диваны повернуты, туда все и голосуют!

Е: збс, это именно то, чего я хотел. Сейчас я вам расскажу про осознанность, про перенос души в другое тело, про такую ебалу, которую на других сайтах запрещено даже публиковать.

Интерстеллар

Романа Ковалёва, избитого дагестанцами в метро, наконец-то выписали из больницы

Мужчина ни о чём не жалеет и говорит, что даже если бы заранее знал, чем всё закончится, всё равно бы заступился за девушку. А ещё он поблагодарил всех тех людей, которые поддерживали его, пока он лежал в больнице 👏🏼

Народ в инете потихоньку начинает стебаться в мемах по поводу грядущей нерабочей недели с 30 по 7

Принимайте моего друга в лигу тупых.

В общем, решил выпить немножечко вина, пошел за вином, встретил по дороге друга, далее диалог:
Я-я, Д-друг
Д- Куда намылился?
Я- Винища купить хочу, выпить, поиграть в варкрафт
Д- Вино? Ты что, пидорас что-ли?
Я- Что блять?
Д- Всем известно, вино пьют только бабы и пидорасы, купи водки как нормальный русский мужик.
Я- Ооокей, пока.
Таки купил вина, сижу, пью, охуеваю.
PS Водку не пью вообще, каминг-аут, хуле.

Секрет счастливых отношений

Джонни у тебя всё получится

А-А-А-А-А-А-А-А

Без заголовка

@SupportTech , я конечно же очень извиняюсь, и понимаю что вам это, конечно же, сто лет не нужно с этим возиться, и я возможно, один такой на Пикабу, кого это заботит, но всё же попрошу.

Поскольку мне очень трудно читать с экрана, то все обсуждения постов я читаю через программу воспроизведения текста.

Пару дней назад у вас точно что-то поменялось, и теперь у меня при воспроизведении, постоянно начала выскакивать фраза: «Автор поста оценил этот комментарий». Когда это повторяется часто, это просто невыносимо. Жутко мешает. Нельзя ли сделать как было? До этого было так замечательно. )))

Прикольный случай на вечеринке

Ходил со своей на вечеринку к друзьям. Напились там все изрядно. Одна хорошо поддатая мадам даже потрахалась с кем то в туалете. Но в принципе всё нормально. Все живы. А тут узнаю, что та самая мадам подала заявление в ментовку на изнасилование. В заявлении указала, что она думала, что трахается с мужем. Тарам пам пам!

Источник