¿Cómo puede mi agua enfriarse más rápido?

Tengo una taza y solo puedo verter agua caliente dentro, quiero saber si el calor se disipará más rápido con más agua o menos agua. ¿Qué tal la ocasión en que mi copa esté bien cubierta?

Respuestas (3)

La cantidad de energía térmica en el agua es proporcional al volumen de agua (que es proporcional a su tamaño al cubo: r 3 ). La velocidad a la que se puede disipar el calor (la velocidad a la que se enfría) es proporcional al área superficial del agua (que es proporcional a su tamaño al cuadrado: r 2 ). Por lo tanto, cuanta más agua tenga, menor será la relación entre el área superficial y el volumen ( A / V ∝ r 2 / r 3 = 1 / r ) , y más tardará en enfriarse .

Aparte: esta es la razón por la cual los mamíferos más grandes tienen más problemas para refrescarse que los animales más pequeños. Esta es la razón por la que los elefantes tienen orejas gigantes : aumentan drásticamente el área de superficie 1 para aumentar la tasa de disipación de calor.

Si tapas la copa, aumenta su aislamiento , que es su resistencia al intercambio de calor con el medio ambiente. Más aislamiento significa una transferencia de calor más lenta y, en este caso, un enfriamiento más lento.

1: Los oídos también tienen un excelente flujo de sangre, que continúa transfiriendo calor del cuerpo a los oídos, al igual que el radiador de un automóvil.

También puedes poner colorante alimentario negro en el agua caliente para que se irradie más rápido, porque, por supuesto, los cuerpos negros se irradian más rápido. Es la misma razón por la que el café solo se enfría más rápido que el café al que se le ha agregado leche.

Así no es cómo funciona
Eh, sí lo es...
Un cuerpo ' negro ', no se refiere a su color per se , sino a su espectro. Por ejemplo, el sol (claramente no negro) está muy cerca de un cuerpo negro. Ver, por ejemplo, este enlace
Probablemente sea incluso lo contrario, los objetos negros tienden a 'absorber' más luz y, por lo tanto, se calientan un poco (piense en el asiento negro de su bicicleta que se calienta como loco en el verano)
@zhermes estás equivocado. El sol da luz porque hace calor, y por lo tanto emite mucha radiación térmica. Pero si pudieras tener una bola de hidrógeno tan grande a temperatura ambiente, de hecho parecería negra. Poner colorante alimentario negro en el agua definitivamente aumentaría su tasa de pérdida de calor debido a la radiación. (A menos que lo deje al sol, por supuesto). Pero dado que una taza de agua pierde la mayor parte de su calor debido a la convección, dudo que produzca un efecto fácilmente medible.
@zhermes o para decirlo de otra manera, tiene razón en que el "negro" en "cuerpo negro" generalmente se refiere principalmente a las propiedades espectrales en el rango infrarrojo, pero la mayoría de los pigmentos que son negros en el rango visual también son negro en el IR, por lo que, en la práctica, pintar las cosas de negro aumenta su tasa de emisión o absorción de radiación térmica.
Lo siento, pero creo que el color negro absorbe el calor, por lo que entiendo en el caso de la taza y el agua, si la taza es negra, entonces el líquido tiende a enfriarse más rápido, mientras que si el líquido es negro (café negro, por ejemplo ), tarda más tiempo en enfriarse que con la leche añadida. PD. ¡Soy realmente un idiota en física, y gracias a todos por toda la información reveladora!
o por qué los ojos de las personas blancas son más claros porque cuando estamos sobre una montaña nevada, los globos oculares negros absorberán más calor y luego quemarán los ojos. entonces creo que el cuerpo negro absorbe en lugar de irradiar calor?
He abierto un nuevo hilo sobre este tema, continuemos la discusión allí. Todavía no estoy del todo convencido.

La pregunta tal vez podría beneficiarse de alguna aclaración. Cuanta más agua haya en el vaso, mayor será la superficie que transferirá calor del agua al vaso y al entorno, y más calor se disipará al entorno.

Cubrir la taza hará dos cosas: 1) la más importante es que reducirá la pérdida de calor por evaporación, ya que el vapor se condensará dentro de la taza manteniendo el calor allí en lugar de dejarlo escapar, 2) reducirá la pérdida de calor por radiación y convección por aislamiento.

Una pregunta más interesante podría ser si la temperatura del agua cae más rápidamente en el volumen más grande o más pequeño. Esta pregunta se responde arriba en la comparación de área de superficie y volumen.

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