Что сильнее обжигает?

[мат-ламер]

У меня знакомый срезался на задаче по физике из ОГЭ. Задача звучала примерно так: "От пара или воды возникают более сильные ожоги? Объясните почему". Меня эта задача тоже поставила в тупик. С одной стороны, кинетическая энергия молекулы воды в состоянии пара в несколько раз превышает кинетическую энергию молекулы кипящей воды (имеется в виду относительно температуры тела). С другой стороны, непонятно, а сколько молекул может вступить в контакт с человеческим телом? А мне кажется, что в случае кипящей воды это количество по более будет (просто в виду большей плотности воды). С третьей стороны, молекула пара, сталкиваясь с человеческим телом, отдаёт ему не всю энергию. Если бы отдавала бы всю, то весь пар конденсировался в виде воды на теле, а это не так. Что-то очень много неизвестных в этой задаче. Помогите разобраться.

Был проведен опыт. В чайнике вода была доведена до кипения и из носика шёл густой пар ( в некотором смысле вдали от носика это был уже не пар, а мельчайшие капли воды, но не суть). К носику был подставлен кусок картона. За несколько секунд он стал слегка влажный, но не сильно мокрый. Молекулы пара большей частью не конденсировались на нём, а отскакивали вбок. Я сделал вывод, что от пара в домашних условиях можно обжечься, но не так сильно, как от воды.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Тут вопрос фактически в том, что содержит больше энергии: одинаковая масса кипящей воды или насыщенного пара? Конечно, пара. В общем, ясно, что этот ответ ожидают услышать на ОГЭ.

Что сильнее обжигает - это вопрос более сложный, конечно. Если сунуть руку в кастрюлю с кипятком, то можно и более серьезный ожог получить, чем если на руку попадет пар из носика чайника. Но если принять, что равная масса пара или кипятка попадает на кожу и охлаждается до заданной температуры, то пар опаснее.

[EUgeneUS]

sergey zhukov в сообщении #1595305 писал(а):

Конечно, пара. В общем, ясно, что этот ответ ожидают услышать на ОГЭ.

Нет.

Задача сформулирована некорректно. Явно подразумеваются некие "сравнимые" условия для "обжигания". Но как их до-определить?

Но в целом ответ должен быть такой: у газов сильно меньше теплопроводность и теплоёмкость (на единицу объема) по сравнению с жидкостями. Поэтому теплообмен с жидкостями будет более эффектиывным и ожоги будут сильнее.

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Вот так и ответил тот знакомый, я полагаю. Так и есть, конечно. Это правильно. Но он проиграл.

[Dmitriy40]

Мне кажется будет ещё один эффект: при начале контакта пара с кожей сконденсируется какая-то малая часть пара (та что успела долететь до кожи) и возникнет прослойка воды (подачу пара под давлением, сдувающего эту прослойку, не рассматриваю), уже которую в дальнейшем и будет греть оставшийся пар. Хватит ли энергии конденсации этой части пара чтобы нагреть кожу выше чем контакт с кипятком - сильно сомневаюсь (а считать неохота). Так что хотя поток тепла и тот же, но почти весь градиент температуры будет вовсе не на коже (и не внутри).
Ну и сам поток тепла будет сильно меньше чем от контакта с водой по указанным EUgeneUS причинам.

-- 25.05.2023, 17:05 --

sergey zhukov в сообщении #1595309 писал(а):

Это правильно. Но он проиграл.

Это вообще не говорит что ответ был неправильный. Может составители ОГЭ физику не знают. Или подразумевали какие-то "очевидные" не озвученные условия, меняющие всю картину.

[sergey zhukov]

Dmitriy40 в сообщении #1595310 писал(а):

Мне кажется будет ещё один эффект

Это, кстати, похоже на случай, когда сев в бане на шляпку маленького железного гвоздя, вбитого в лавку, можно получить от этого гораздо более сильные ощущения, чем от большой деревянной лавки, в которую этот гвоздь вбит. Температуры одинаковые, а в лавке запасено гораздо больше тепловой энергии, чем в гвозде. Но теплоемкость, теплопроводность и плотность металла и дерева сильно различаются.

[EUgeneUS]

sergey zhukov в сообщении #1595309 писал(а):

Вот так и ответил тот знакомый, я полагаю.

А у Вас с ТС один и тот же знакомый?

[мат-ламер]

Спасибо за ответы! Вот ещё качественная задача с последнего ОГЭ: Задача 14 на 1:13:00 .

"Два шарика скинули с определённой высоты. Первый упал в рыхлую землю, а второй отскочил от камня и попал в руки на некоторой высоте. Кто потеряет больше внутренней энергии?"

На мой скромный взгляд внутренняя энергия - это тепловая энергия шаров. И её потеря будет зависеть от температуры земли и температуры рук, которые не даны.

-- Чт май 25, 2023 20:53:51 --

Или вот задача 7 на 36:40 (с того же ролика).

"Человек за две секунды разогнался до 10 м/c из состояния покоя. Найти путь".

А разгоняться можно по-разному. И равномерный разгон отнюдь неочевиден. Конечная скорость практически предельная для человека. Скорее всего ускорение на начальном этапе движения было больше, чем в его конце.

[wrest]

Если сидеть в бане где пар нагрет градусов до 60, то сидеть можно минут 10 вообще без проблем. Если залезть в воду такой температуры, то не думаю что можно выдержать хотя бы минуту.
В сауне обычно держат температуру около 100. И сидят по 3-5 минут. В воде такой температуры это невозможно, сваришься за единицы секунд.

Я за ответ

EUgeneUS в сообщении #1595308 писал(а):

теплообмен с жидкостями будет более эффектиывным и ожоги будут сильнее.

[miflin]

мат-ламер в сообщении #1595324 писал(а):

Кто потеряет больше внутренней энергии?"

???
Приобретет. Первый. Который ушел в грунт.

[EUgeneUS]

мат-ламер
так что с первой задачей? Какой ответ был признан верным (или неверным) на экзамене?

мат-ламер в сообщении #1595324 писал(а):

На мой скромный взгляд внутренняя энергия - это тепловая энергия шаров.

Не только, внутренняя энергия может включать энергию упругих напряжений, или ядерную энергию, например.

Правильный ответ - никакой. Можно сказать специальные слова, что температуру шариков считаем не изменившейся.
Первого - потому что кинетическая энергия рассеялась в рыхлой земле. Второго - потому что мы рассматриваем момент времени сразу после того, как его поймали, и он не успел нагреться.

[мат-ламер]

EUgeneUS в сообщении #1595329 писал(а):

мат-ламер
так что с первой задачей? Какой ответ был признан верным (или неверным) на экзамене?

Пока не знаю. Я с этим знакомым не часто переписываюсь. Завтра с утра напишу ему ваш вопрос. Если получу ответ, я его скопирую сюда.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Действительно, похоже на задачи, где нужно ответить "Сами не знаете, что спрашиваете". Что-то вроде задач "на понимание", только на понимание того, что условие задачи поставлено некорректно.

[EUgeneUS]

мат-ламер в сообщении #1595324 писал(а):

"Человек за две секунды разогнался до 10 м/c из состояния покоя. Найти путь".

Это хороший спринтер
Действуя формально, можем сказать (учитывая, что человек разгонялся, то есть скорость росла монотонно): от нуля до 200 м.
Но считать, что спринтер первые две секунды разгоняется равномерно - хорошее приближение.

-- 25.05.2023, 20:12 --

sergey zhukov в сообщении #1595331 писал(а):

Действительно, похоже на задачи, где нужно ответить "Сами не знаете, что спрашиваете". Что-то вроде задач "на понимание", только на понимание того, что условие задачи поставлено некорректно.

Нормальные вопросы. На понимание.

[miflin]

EUgeneUS в сообщении #1595329 писал(а):

Не только, внутренняя энергия может включать энергию упругих напряжений, или ядерную энергию, например.

Всё это рассчитано на школьный уровень. И под внутренней энергией подразумевается тепловая.

EUgeneUS в сообщении #1595329 писал(а):

Можно сказать специальные слова, что температуру шариков считаем не изменившейся.

Вот как раз изменившейся.

EUgeneUS в сообщении #1595329 писал(а):

кинетическая энергия рассеялась в рыхлой земле

И частично в шарике.

EUgeneUS в сообщении #1595329 писал(а):

Второго - потому что мы рассматриваем момент времени сразу после того, как его поймали, и он не успел нагреться.

От тепла рук?

-- 25.05.2023, 19:27 --

В таких задачах подразумевается абсолютно неупругий удар, при котором механическая энергия переходит в тепловую, которая каким-то образом распределяется между взаимодействующими телами.
А сравнение тепловых свойств этих тел остаётся за скобками.