Физика в быту

[wrest]

Вообще да, вроде очевидное утверждение "тепла все время подводится одно и то же количество" принимаемое за аксиому, на мой взгляд не столь очевидно. Допустим не меняется интенсивность пламени (то есть не крутим регулятор). Но ведь на то, сколько тепла "подводится" влияет что-то. Например теплопроводность кастрюли. Или теплопроводность воды, которая в кастрюле. И при закипании эта теплопроводность что -- не меняется? Там же пузыри, а они тепло плохо проводят...

Всё тепло отдавалось бы в случае погружения нагревательного элемента в воду, как например в электрочайнике. Вот там сколько ватт по закону ома потребляется спиралью столько и воде отдается, т.к. температура поверхности спирали не может вырасти сильно больше 100 градусов из-за охлаждения водой. Поэтому эксперименты с кастрюлей надо переносить теперь в электрочайник с омываемой спиралью! Но и тут может быть засада: пузыри например станут образовываться на спирали, а пар там будет температурой больше 100 градусов, не будет успевать охлаждаться до 100 и будет вылетать наружу, и окажется что тепло затратилось не только на нагрев воды до 100 градусов и фазовый переход в газ, но и на нагрев газа. И на всё это будет влиять величина щели между крышкой и горлом чайника!

[miflin]

(Оффтоп)

wrest в сообщении #1348872 писал(а):

И на всё это будет влиять величина щели между крышкой и горлом чайника!

Я исходил из "постоянной конфигурации": пока вода не закипит, не трогаем крышку (то ли она на кастрюле, то ли на столе).
По мере нагревания воды разность температур между пламенем (наружная сторона дна кастрюли) и водой (внутренняя поверхность
дна) уменьшается, и скорость передачи тепла от пламени к воде должна уменьшаться. Не? Это, повторюсь, побочный вопрос,
возникший при чтении темы, и к основному вопросу отношения как бы и не имеет.

[EUgeneUS]

wrest в сообщении #1348872 писал(а):

Вообще да, вроде очевидное утверждение "тепла все время подводится одно и то же количество" принимаемое за аксиому, на мой взгляд не столь очевидно.

Есть два варианта этого утверждения.
1. Тепла подводится одно и тоже количество (за единицу времени) от включения плитки до закипания. Тогда Ваши уточнения верны. Не одно и тоже количество. Но к обсуждаемому явлению отношения не имеют.

2. Тепла подводится одно и тоже количество (за единицу времени) во время кипения, вне зависимости от того, есть крышка или нет. Это верное утверждение. Так как температура кастрюли - 100 градусов. Конечно, можно сказать, что температура 100 градусов только внутри кастрюли, а со стороны плитки больше, что пузырей там много и температура пара в них более 100 градусов.... Но это всё слёзы и разговор в пользу бедных - на возникновение обсуждаемого явления это не может влиять в связи с малостью поправок.

[wrest]

miflin в сообщении #1348876 писал(а):

уменьшается, и скорость передачи тепла от пламени к воде должна уменьшаться.

В случае с пламенем возможно (хотя температура пламени газовой плиты довольно велика, так что увеличение температуры кастрюли с 20 до 100 градусов наверное и не заметно), а в случае со спиралью внутри воды - нет, потому что теплоемкость спирали мизерная, а мощность равна $P=U^2/R$, $R$ от температуры можно сказать что и не зависит, так что мощность постоянна.

[EUgeneUS]

wrest в сообщении #1348881 писал(а):

хотя температура пламени газовой плиты довольно велика, так что увеличение температуры кастрюли с 20 до 100 градусов наверное и не заметно

Скорость передачи теплоты от горелки к кастрюле с водой будет меняться слабо.
А вот потери через кастрюлю будут расти от нуля до заметных величин (соответственно, воде достанется меньше).

[amon]

miflin в сообщении #1348865 писал(а):

У меня, например, не создалось полностью ясного понимания того, как происходит обсуждаемый процесс

Действительно, ответ в удобопонимаемом виде не представлен. Я как ТС этой задачи попробую это сделать, а остальные, особенно уважаемый EUgeneUS, который собственно задачу решил, если что - поправят. Итак, конвульсиум ученых постановил что:

1. Поток тепла от горелки можно разделить на тепло, переданное воде и "все остальное".
2. "Все остальное" - величина более-менее постоянная, значит и воде передается постоянное количество тепла независимо от наличия или отсутствия крышки
3. Во время кипения переданное тепло расходуется на собственно кипение (бульканье) и тихое и незаметное испарение с поверхности воды.
4. Под крышкой увеличивается парциальное давление пара вплоть до насыщения в результате чего испарение с поверхности резко уменьшается.
5. При этом большая доля переданного воде тепла уходит в бульканье, что создает иллюзию более интенсивного испарения воды под крышкой.

[wrest]

Ключевое слово, конечно, "иллюзия". Оно успокаивает, говорит нам: мир не рухнул и то, что должно сохраняться -- продолжает сохраняться и т.п.
amon
Правильно ли я понимаю что
-- из пункта 2 следует, что независимо от ширины щели (естетсвенно, пока ничего не выплёскивается и давление заметно не моднимается) или наличия крышки вообще, после того как кипение началось, за час испартится одно и то же количество воды (плюс-минус пара слез)
-- из пунктов 4 и 5 следует что вода как бы стремится увеличить площадь поверхности через которую надо испаряться (в условиях перманетного насыщения пара над всей поверхностью), и таким образом существует зависимость между скоростью подвода тепла и площадью поверхности через которую оно может уйти, включая коневекцию и испарение
-- если предыдущее верно, то значит существует такая кастрюля, отношение подводимого тепла к площади водной поверхности в которой таково, что её будет хватать на испарение и при прикрытой крышке (но при атмосферном давлении плюс-минус слезы), так что эффект не возникнет?

[EUgeneUS]

wrest в сообщении #1349436 писал(а):

-- из пункта 2 следует, что независимо от ширины щели (естетсвенно, пока ничего не выплёскивается и давление заметно не моднимается) или наличия крышки вообще, после того как кипение началось, за час испартится одно и то же количество воды (плюс-минус пара слез)

Нужно отметить, что крышка вызывает два слабо связанных явления: увеличение интенсивности объемного парообразования, то есть кипения, и уменьшение скорости "выкипания", то есть уменьшения количества воды в кастрюле. Поэтому нужно сделать такую оговорку:
Да. Но если вода испарилась, потом сконденсировалась на крышке, вернулась в кастрюлю в виде капель, а потом снова испарилась, то её нужно считать два раза.

wrest в сообщении #1349436 писал(а):

-- если предыдущее верно, то значит существует такая кастрюля, отношение подводимого тепла к площади водной поверхности в которой таково, что её будет хватать на испарение и при прикрытой крышке (но при атмосферном давлении плюс-минус слезы), так что эффект не возникнет?

Не знаю, как этот пункт следует из предыдущего. Но это итак очевидно: если вы "размажете" подводимую тепловую мощность по большой площади, то при некоторой температуре воды меньше 100 градусов и при некоторой влажности меньше 100 процентов, подводимый тепловой поток уравновесится тепловым потоком из-за поверхностного испарения и вода просто не закипит никогда.

[wrest]

В общем, провел я повторный эксперимент и картина мира, покосившаяся в одному углу, восстановилась: вода кипит при 100 градусах!

Чистая вода (из-под крана):
1. При накрытой крышке температура поверхности при интенсивном кипении около 104 градусов:

(Картинка)

2. При снятой крышке температура поверхности при интенсивном кипении 100 градусов:

(Картинка)

3. Но затем я посолил воду, кинул туда спагетти, специи, довел до кипения (чтобы булькало), покипятил где-то минут 5 (чтобы спагетти прогрелись и т.п.) и вот... температура заметно ниже 100 градусов:

(Картинка)

А я-то думал, что температура кипения подсоленой воды выше 100... Теперь картина мира покосилась в другом углу... Значит соль+спагетти -- понижение температуры кипения.

[rockclimber]

wrest в сообщении #1355772 писал(а):

А я-то думал, что температура кипения подсоленой воды выше 100...

Должна быть выше. Что-то вы не так намерили.

[wrest]

rockclimber в сообщении #1355775 писал(а):

Должна быть выше. Что-то вы не так намерили.

Фотка же в посте. Мерил одинаково что чистую воду что с макаронами. Вода булькала и тогда и тогда (на фотке с макаронами видно что поверхность неровная). Ну я думаю что пара чайных ложек соли против полкило макарон... Видать макароны (мука и что там в них ещё) понижают температуру кипения воды.

[rockclimber]

wrest в сообщении #1355778 писал(а):

Фотка же в посте.

А я отучился в институте на химика и делал подобные эксперименты на лабораторных работах. Скан диплома показать?
Вот табличка из справочника к примеру: http://www.chemport.ru/data/data851.shtml
И в любом учебнике физической химии написано тоже самое.

[wrest]

rockclimber в сообщении #1355782 писал(а):

Вот табличка из справочника к примеру: http://www.chemport.ru/data/data851.shtml

А где там, в табличке, про макароны?
Я тоже не помню чтобы какое-то вещество понижало температуру кипения воды. Но надо ж как-то объяснить результат опыта? Можете повторить, есличо. Рецепт: полкило обычных спагетти, номер 4 помойму. Две чайных ложки "вкусной соли" (соль + приправы), четыре небольших лавровых листа, 4 литра воды из крана. Мультиварка-скороварка в режиме "суп\варка". Физика в быту, в полный рост
Да, я одновременно делал соус болонез, на последней стадии приготовления суть процесса в том что надо выпарить немало воды (чтобы соус загустел), это все на сковородке (т.е. заметно бОльшее отношение площади поверхности к объему, чем в кастрюле), ну вот когда он булькал и вода выпаривалась, температура поверхности была еще меньше, градусов 85 что ли (я уж не стал фоткать, а то неудобно как-то, так что не буду точных цифр называть).

[arseniiv]

А с методикой самого измерения всё в порядке?

[rockclimber]

wrest в сообщении #1355790 писал(а):

Можете повторить, есличо.

Честно говоря, уже месяц собираюсь и никак не соберусь. Завтра, если не забуду, вечером что-нибудь сварю.