Чай с сахаром и энергия

[Александрович]

Имеется стакан с кипятком. Бросаем туда 2 кусочка рафинада. Уровень воды повысится за счет вытеснения воды со дна стакана. В этом повышении содержится $mgh$ потенциальной энергии. Сахар растворился, уровень опустился. Куда девается накопленная потенциальная энергия?

[Munin]

Выделяется в виде дополнительного тепла там, где растворяется сахар.

[Александрович]

Вместо сахара поместим на дно стакана с водой небольшой резиновый шарик с воздухом. Шарик приклеен ко дну, в нем есть дырочка, в которую воткнута соломинка выведенная наружу и заткнута. Выпустим из шарика воздух, открыв соломинку. Уровень в стакане опустится, вода нагреется. Почему молекулы воды стали двигаться быстрее?

[Munin]

Александрович в сообщении #1015309 писал(а):

Почему молекулы воды стали двигаться быстрее?

Потому что опустились.

Это что, викторина какая-то?

[Александрович]

Нет не викторина, просто хочется разобраться. Повышение температуры жидкости происходит за счет движения некоторых слоев жидкости?

[Skeptic]

Александрович в сообщении #1015299 писал(а):

Сахар растворился, уровень опустился.

А вы в этом уверены?

[Александрович]

Skeptic в сообщении #1015355 писал(а):

А вы в этом уверены?

Опыт легко воспроизводится.

[iifat]

Александрович в сообщении #1015309 писал(а):

Уровень в стакане опустится, вода нагреется

А точно вода нагреется? В отличие от предыдущего опыта, воздух, как понимаю, с ускорением движется вверх, пока не вылетит из стакана как ошпаренный (за исключением того, что растворится). На это тоже уходит энергия. Опять же, этот процесс будет сопрровождаться кими-нить течениями. Останется ли энергии на нагрев воды — судить не берусь.

Александрович в сообщении #1015357 писал(а):

Опыт легко воспроизводится

Ну, тут, подозреваю, встаёт вопрос точности измерения. К тому же, если предположить, что объём вернулся к прежнему значению, значит, молекулы воды и сахара упаковались более плотно. Да ещё и они, помнится, образуют некие комплексы... Возможно, вопрос, скорее, психотерапевтический.

[Александрович]

iifat! Воздух из шарика выходит через соломинку в атмосферу, а не в воду. После подьема воды не обязательно что она опустится точь в точь на свое место, главное что уровень снизится.

[aa_dav]

Александрович в сообщении #1015387 писал(а):

Воздух из шарика выходит через соломинку в атмосферу, а не в воду.

Имеется ввиду что как минимум часть потенциальной энергии воды пойдёт на повышение потенциальной и кинетической энергий воздуха в шарике и возникает вопрос - какая доля на это уйдет?
Проще рассмотреть шарик без воздуха, с вакуумом, и свести задачу к перетеканию воды с одного уровня на другой. Ну да, в тепло.

[iifat]

aa_dav в сообщении #1015390 писал(а):

минимум часть потенциальной энергии воды пойдёт на повышение потенциальной и кинетической энергий воздуха в шарике

Именно. Спасибо.

aa_dav в сообщении #1015390 писал(а):

шарик без воздуха, с вакуумом

Эластичный шарик с вакуумом?

[aa_dav]

iifat в сообщении #1015392 писал(а):

Эластичный шарик с вакуумом?

Абстракции - сила!

[Xey]

Александрович в сообщении #1015299 писал(а):

Сахар растворился, уровень опустился.

Пока сахар растворяется кипяток остывает, теряя больше энергии, чем изменения потенциальной.

Встречал такую полезную для быта задачку про чай и сахар.
В один стакан чая сразу положили сахар , а в другой попозже. Какой чай будет горячее?

[GraNiNi]

Александрович в сообщении #1015299 писал(а):

Имеется стакан с кипятком. Бросаем туда 2 кусочка рафинада. Уровень воды повысится за счет вытеснения воды со дна стакана. В этом повышении содержится $mgh$ потенциальной энергии. Сахар растворился, уровень опустился. Куда девается накопленная потенциальная энергия?

Не все так просто.
Давайте посчитаем.

Для простоты, примем температуру воды равной 20°С.
Сахар в ней тоже растворится, только медленнее, но на результате это не скажется.

Пусть масса сахара будет 10г, а объем воды - 100мл (масса 99,8г).
Плотность сахарозы - 1,59.
Объем сахара будет - 6,3мл.
Суммарный объем - 106,3мл. (масса 109,8г)

После того, как сахар растворится, образуется раствор с концентрацией сахара равной 9,1%.
По таблице находим плотность раствора - 1,0344.
Этот раствор будет занимать объем - 106,1мл.

Таким образом, после растворения сахара, суммарный объем (сахар + вода) уменьшится всего на 0,2мл, а не на 6,3мл.

[Dmitriy40]

Для полноты ощущений (и отклонения возражений) надо сразу показать что изменением объёма воды (и пресной и сладкой) от изменения температуры на 80°С можно пренебречь как слишком малым. А то заклюют неадекватностью условий.