Изучение влияния внешних факторов на скорость остывания жидкости

1. Изучение влияния внешних факторов на скорость остывания жидкости

2. Цель и задачи работы

Цель: изучить влияния внешних факторов на скорость
остывания жидкости.
Задачи:
Провести поиск информации в различных источниках и
на Интернет-ресурсах;
Выявить внешние факторы, влияющие на скорость
остывания жидкости (на примере воды);
Сформулировать гипотезу о влиянии выявленных
факторов на скорость остывания жидкости и
экспериментально ее проверить;
Сформулировать выводы и обозначить возможное
направление дальнейших исследований.

3. Основные понятия

Причины охлаждения жидкости процесс испарения и теплообмен
между жидкостью и сосудом.
Испарение - парообразование,
происходящее с поверхности
жидкости.

4. Закон охлаждения Ньютона

5. Гипотеза

Быстрота остывания жидкости будет
зависеть от следующих внешних факторов:
• площади поверхности,
• температуры окружающей среды,
• наличия ветра,
• толщины стенок сосуда.

6. Зависимость скорости остывания от температуры окружающей среды Температура в помещении 18° С Температура в помещении 26° С

Зависимость скорости остывания от
температуры окружающей среды
Температура в помещении 18° С
Врем 0
я,
мин.
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Темп 78
ерату
ра, °С
73
69
66
62
59
57
55
53
51
49
Температура в помещении 26° С
Врем 0
я,
мин.
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Темпе 78
ратур
а, °С
75
72
69
67
64
62
60
58
56
55

7. Зависимость температуры остывания от времени при разной температуре окружающей среды

8. Зависимость скорости остывания жидкости от температуры окружающей среды

Чем ниже температура окружающей среды, тем
быстрее остывает жидкость;
Процесс остывания жидкости неравномерен. Чем
больше разность температур окружающей среды
и жидкости, тем больше скорость остывания, т.е. в
начале процесса охлаждения скорость остывания
больше, а в конце меньше.

9. Зависимость скорости остывания от угла наклона воздушного потока

Угол наклона 0°.
Время,
минуты
Остыла на 33 °
0
2
4
6
8
10
12
14
Температ 84
ура, °С
77
69
62
59
56
54
51
Угол наклона 45°.
Остыла на 37°
Время, 0
минуты
2
4
6
8
10
12
14
Темпе 84
ратура
, °С
72
65
60
54
52
50
47

10. Зависимость скорости остывания от угла наклона воздушного потока

Угол наклона 90°
Остыла на 33°
Время, 0
минуты
2
4
6
8
10
12
14
Темпер 84
атура,
°С
72
65
62
58
55
59
51

11. Зависимость температуры остывания жидкости от времени при разных углах наклона воздушного потока

12. Зависимость скорости остывания жидкости от угла наклона воздушного потока

В ходе проведения эксперимента выяснилось, что
жидкость охлаждается быстрее, если угол наклона
воздушного потока к ее поверхности (α) будет
близок к 45°.

13. Зависимость скорости остывания жидкости от площади свободной поверхности.

Время
,
минут
ы
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Температ 78
77
74
72
70,5
68,5
67
66
65
77,5
76
74,5
73
71,5
69
68,5
67,5
ура (°С)
в сосуде
15 см
Температ 78
ура (°С)
в сосуде
10 см

14. Зависимость температуры остывающей жидкости от площади свободной поверхности

15. Зависимость скорости остывания жидкости от площади свободной поверхности

В ходе проведения эксперимента
подтвердилось предположение о
том, что жидкость охлаждается
быстрее, если у нее больше
площадь свободной поверхности.

16. Зависимость скорости остывания жидкости от толщины стенок посуды

Время,
0
2
4
6
8
10
12
14
16
в 65
60
56
52
48
44
41
38
35
61
57
54
51
48
45
42
40
минуты
Т(°С)
сосуде со
стенками,
2,5 мм
Т(°С) в 65
сосуде
со
стенкам
и, 5 мм

17. Зависимость температуры остывающей жидкости от времени при разной толщине стенок сосуда

18. Зависимость скорости остывания жидкости от толщины стенок посуды

При прочих равных условиях
(одинаковый материал, одинаковый
диаметр сосудов, одинаковая
начальная температура жидкости и
окружающего воздуха) жидкость в
сосуде с тонкими стенками остывает
быстрее.

19. Заключение

В ходе проведённого мною исследования было
установлено, что:
процесс остывания жидкости является
неравномерным;
жидкость охлаждается быстрее, если угол наклона
воздушного потока к ее поверхности (α) будет
близок к 45°;
жидкость охлаждается быстрее, если у нее больше
площадь свободной поверхности;
при прочих равных условиях жидкость в сосуде с
тонкими стенками остывает быстрее.

20.

Спасибо
за внимание!