Горячо-холодно

[Atropa]

Если вы обожгли кожу, перегрели чай или еду, то в целях охлаждения дуете на них.
Теперь представьте себе, что вы находитесь в сауне. Обожгли кожу о решетку или язык о горячий напиток. Прибегните ли в к методу, сформулированному выше и почему?
Объясните  изменение температуры кожи и еды в том и другом случае.

[StrannikPiter]

Это совсем просто.

Нормальная температура воздуха в помещении 20^о-25^о, это ниже температуры тела человека. Поэтому рядом с теплой кожей воздух теплее, чем в среднем в комнате. Если подуть, то теплый воздух заместится более холодным. В сауне же ситуация обратная, воздух горячее температуры тела, и если подуть, то будет горячее. Или можно для тех же целей веником помахать.

[Atropa]

Это совсем просто.

Нормальная температура воздуха в помещении 20^о-25^о, это ниже температуры тела человека. Поэтому рядом с теплой кожей воздух теплее, чем в среднем в комнате. Если подуть, то теплый воздух заместится более холодным. В сауне же ситуация обратная, воздух горячее температуры тела, и если подуть, то будет горячее. Или можно для тех же целей веником помахать.

угу.
А что будет происходить быстрее: охлаждение горячего чая (50^о)в открытом термосе при комнатной температуре(20^о) или нагревание его в сауне (80^о)?

[StrannikPiter]

Тоже легко.

Охлаждение будет происходить быстрее. Во-первых, вода будет испаряться, а это всегда ведет к охлаждению. Во-вторых, в холодной комнате в термосе за счет конвекции всегда будет холодный воздух. А в горячей комнате конвекции практически не будет.

[Atropa]

Тоже легко.

Охлаждение будет происходить быстрее. Во-первых, вода будет испаряться, а это всегда ведет к охлаждению. Во-вторых, в холодной комнате в термосе за счет конвекции всегда будет холодный воздух. А в горячей комнате конвекции практически не будет.

Верно!

Теперь усложним:
Что будет происходить быстрее: охлаждение горячего чая (50о) в закрытом сосуде при комнатной температуре(20о) или нагревание его в сауне (80о)?

[StrannikPiter]

Ответ тот же

И фактически по тем же причинам. Хотя процессы испарения и конденсации будут уравновешены в закрытом сосуде, но температура пара будет выше, чем чая. И конвекция внутри закрытого сосуда для холодного помещения будет выше.

[Atropa]

Как будет происходить испарение и конденсация в полностью заполненном сосуде?
Почему конвекция в более холодном сосуде по сравнению с окружающей средой будет ниже конвекции воздуха вокруг более горячего сосуда?

[StrannikPiter]

Полностью заполненных обычно не бывает.
И я говорил не о конвекции вокруг сосуда (термоса), а о конвекции внутри него. В термосе тепло уходит в основном через крышку, которая сверху. Значит внутренний воздух (ну или чай) прилегающий к крышке в холодной комнате, будет охлаждаться и опускаться вниз. В горячей комнате он нагреется от крышки и останется под ней.
Что касается конвекции снаружи, то я считал, что она и в холодной и в горячей комнате будет происходить. Хотя если термос поставить например внутрь ведра, то в горячей комнате и конвекция снаружи тоже будет замедленной.

[Atropa]

Речь в усложненном задании идет не о термосе, а о СОСУДЕ. Пусть этот сосуд  запаян и имеет равномерную толщину стенки. Где конвекция будет происходить интенсивнее?

[StrannikPiter]

Хорошо, представим, что чай нагревается не только "потолком", но и  боковыми стенками. Как при этом будет протекать конвекция внутри сосуда? Нагретый чай вдоль стенок будет подниматься вверх, а холодный из центра опускаться на дно. Соответственно потолок и верхняя часть стенок после этого уже будут слабо участвовать в теплообмене. То есть конвекция будет, но все же более слабая и к тому же затухающая.

[Atropa]

Хорошо, представим, что чай нагревается не только "потолком", но и  боковыми стенками. Как при этом будет протекать конвекция внутри сосуда? Нагретый чай вдоль стенок будет подниматься вверх, а холодный из центра опускаться на дно. Соответственно потолок и верхняя часть стенок после этого уже будут слабо участвовать в теплообмене. То есть конвекция будет, но все же более слабая и к тому же затухающая.

А дно сосуда в конвекционных потоках не участвует что ли? Где быстрее образуются конвекционные вихри: в замкнутом сосуде или снаружи него?

[StrannikPiter]

Если сосуд с плоским дном стоит на деревянном или пластиковом столе, то дно мало участвует, хотя если поставить на стальную плиту, то будет участвовать еще как. Короче данных маловато, я рассматривал случай, как обычный бытовой.