Автор Irinayam задал вопрос в разделе Естественные науки
Как быстрее нагреть воду - вскипятить часть воды и разбавить, или всю воду нагреть? и получил лучший ответ
Ответ от Serserkov[гуру]
Есть дваварианта: 1 идеальные условия, 2 реальные условия
В идеальных уловиях, если считать, что теплообмена нагреваемой жидкости с окружающей средой не происходит, совершенно безразлично - нагревать весь объем или нагревать часть жидкости до более высокой температуры, а потом смешивать. Это если не кипятить. На доведение до кипения будет затрачена лишняя энергия, а следовательно - время.
В реальных условиях необходимо учитывать потери тепла при нагревании. Здесь существенными являются два момента. С одной стороны при нагревании до бОльшей температуры интенсивность теплообмена повышается и теплопотери (а следовательно и время нагревания) будут больше. С другой стороны на величину теплопотерь влияет площадь контакта, а при нагревании меньшего объема площадь контакта с окружающей средой будет меньше. В результате однозначно ответить на ваш вопрос не получится. Нужны конкретные условия, а именно - начальная и конечная температура воды, доля нагреваемой части, форма сосуда (а точнее как будет изменяться площадь контакта с коружающей средой при уменьшеии/увеличении объема нагреваемой жидкости) . К примеру, можно подобрать конструкцию сосуда и мощность нагревательного элемента таким образом, что нагреть весь объем жидкости до требуемой температуры вам вообще не удастся (начиная с какого-то времени теплопотери будут равны притоку тепла) , а вот нагреть часть до более высокой температуры получится (но это опять таки зависит от конкрентых значений температур.
Самый быстрый способ нагреть воду-это нагреть лёд. Из-за меньшей плотности лёд нагревается быстрее жидкой воды.
Нагреть всю. Чем выше температура нагрева, тем больше скорость обмена с окружающей средой. Вода нагретая до температуры кипения отдаёт тепло быстрее, чем нагретая, скажем, до 60 градусов.
исходя из физики и формул - одинаково.
при кипечении больше энергии потратится на испарение воды
Вы правы. Во время нагрева вода, чем выше ее температура, тем больше будет отдавать тепла за счет теплообмена с окружающей средой (нагрев окружающего воздуха, тепловое излучение...) . Эти потери будут меньше, если не доводить дело до высокой температуры, а для этого надо нагревать всю воду сразу.
вопрос кажется простым, но на самом деле чтобы правильно на него ответить, нужно произвести серьезное исследование и более точно задать дополнительные условия. дело в том, что скорость нагрева зависит:
1) от мощности источника тепла
2) от начальной и конечной температур подогреваемой среды (при повышении температуры нагреваемой воды скорость нагрева уменьшается, т. к. теплопередача пропорциональна разности температур, а по мере нагревания воды эта разность будет уменьшаться)
3) от теплоемкости воды, которая в общем случае также зависит от температуры воды (хоть и незначительно)
4) от потерь во время нагрева - кпд системы источник тепла-нагреваемый объект (при возрастании объема воды относительные потери в окружающую среду будут до определенного предела уменьшаться, т. к. относительные потери (приведенные к 1 кг нагреваемого тела) пропорциональны площади поверхности нагреваемого тела и обратно пропорциональны объему этого тела, а при увеличении размеров площадь поверхности увеличиваеся квадратично, а объем - кубически, т. е. соотношение площадь/объем уменьшается. но это не бесконечно - настанет момент, когда величина потерь сравняется с мощьностью источника и нагрев прекратится.
5) и тд и тп
таким образом правильно ответить на вопрос легче только в каком-нибудь конкретном случае, при этом проще произвести эксперимент, чем сделать расчет.