- Вспомним физику
- Почему вода нагревается быстро, а охлаждается так медленно?
- Быстрый нагрев и медленное охлаждение
- Тепло — вид энергии
- Вода как теплоноситель
- Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении
- Содержание
- Физические свойства воды
- Удельная теплоемкость
- Увеличение и уменьшение объема
- Характеристики кипения воды
- Расширение воды при нагревании и защита от избыточного давления
- Давление
- Кавитация
Вспомним физику
В теории для нагрева литра воды до 100 градусов нужно энергии:
Q = C*m*(t2-t1), где:
C — удельная теплоёмкость, т.е. энергия, необходимая для нагрева в-ва на 1 градус. Для воды при нормальном давлении (101.325 кПа) это 4200 джоулей.
m — масса, 1 литр воды при обычных условиях имеет массу 1 кг.
t2 — верхняя температура нагрева, для нормального давления температура кипения воды 100 градусов.
t1 — начальная температура = комнатная температура = в моем случае 25,6 гр.
Получаем Q = 4200*1*(100-25,6) = 312480 Дж.
Теперь замерим экспериментально количество энергии для того же самого нагрева:
мощность чайника * время закипания воды = 1625 * 214 = 347750 Дж.
Отсюда можно получить КПД электрического чайника: 89.9% (о как! Причем, реально еще выше, т.к. еще часть энергии тратилась на парообразование, т.к. чайник выключается именно от пара).
Ну и теперь легко посчитать стоимость нагрева, переведя джоули в киловат-часы: 0.0965 кВт*час.
При нынешней стоимости электроэнергии 0,083 Ls* Квт*ч получаем 0.0083 Ls, т.е. меньше 1 сантима.
Нигде не напутал вроде?
P.S.
Чайник: Braun 1600
Макс. ток: 7.96 А
Ватметр насчитал 0.1 кВт*ч.
Не поленился добраться до газового счетчика и оказалось, что он измеряет не только кубометры, но и литры, а значит легко посчитать стоимость нагрева того же литра вода на газовой плите. Результат меня несколько обескуражил:
1л. воды в кастрюльке с крышкой на средней конфорке закипала ровно 8 минут и на это ушло 20 литров газа.
При стоимости (с июля 2011 года) 1 кубометра газа 0,5466 Ls, получаем, что вскипятить литр воды на газе стоит. (звучат фанфары). 0,01 Ls или 1 сантим, т.е. БОЛЬШЕ, чем электрическим чайником!
Результат странный, поэтому буду рад, если кто-то найдет ошибку, хотя места для нее вроде нет.
Еще более странный получился КПД такого нагрева:
Если теплотворная способность пропана 22000 Ккал/м3, что равно 92,180 МДж/m3 или 92180 Дж/л., то
КПД получается всего около 18%. Конечно, при сгорании газа значительно больше тратится на нагрев окружающего пространства, но все равно как-то уж совсем мало.
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
Вода как теплоноситель
Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении
Наиболее важными свойствами воды являются:
- теплоёмкость;
- изменение объема при нагреве и при охлаждении;
- характеристики кипения при изменении внешнего давления;
- кавитация.
