Si tomara un cubo de hielo a 0 grados centígrados y agua hirviendo a 100 grados centígrados y los colocara en una habitación a 20 grados centígrados, ¿cuál alcanzaría la temperatura ambiente más rápido?

Answer 1

Solo por diversión. Mis disculpas de antemano por usar los sistemas de medición SI y BGS. Hábito.

Suponga que 1 libra de hielo a 0 C, o 32 F.

Aumento de temperatura de 20 grados C = Aumento de temperatura de 20 * 9/5 grados F.

= 180/5 grados F aumento de temperatura, o 36 F.

Se requieren 144 unidades térmicas británicas (BTU) de calor latente para derretir una libra de hielo a 32 F en una libra de agua líquida a 32 F. Después de la fusión, se necesita 1 BTU de calor sensible para elevar la temperatura de 1 libra de líquido riegue a 1 grado F. Por lo tanto, 144 BTU + 36 BTU = 180 BTU para obtener 1 libra de hielo de 0 ° C a 20 ° C (o 68 F, si lo prefiere). La forma en que se aplica el calor depende de cómo se contenga el hielo / agua, las corrientes de aire convencionales, etc.

100 grados C = 212 grados F. Para obtener 1 libra de agua de 212 F a 68 F se requiere una pérdida de calor de 144 BTU (1 BTU por libra por grado F). De nuevo, la tasa de pérdida de calor depende del contenedor, etc.

Así que la carrera está en marcha. 1 libra de agua caliente para enfriarse y 1 libra de hielo para derretirse. Lo que alcanzará el equilibrio con la temperatura ambiente de la temperatura ambiente de 20 ° C depende de la forma y el tipo de recipiente (para la transferencia de calor), pero mi dinero está en el agua caliente que se enfría más rápido que la fusión del cubo de hielo. Suponiendo, por supuesto, que el hielo no tenía un calor latente aplicado de antemano, es decir, acababa de calentarse a 0 C (32 F).

Cálculos de requisitos de calor

Answer 2

Depende de muchos imponderables, incluyendo el tamaño y la forma de los contenedores, la cantidad de evaporación de las superficies, la cantidad de corrientes de convección en el agua y la cantidad de convección a lo largo de los lados del hielo y el flujo de aire. sobre el agua. Usted ve que el cubo solo puede fundirse al absorber el calor a través de sus lados, lo que será difícil de especificar para el lado inferior, ya que no sabemos en qué está sentado y cuál es la conductividad térmica y las constantes térmicas para ese material. Tampoco sabemos la velocidad de las corrientes de convección del aire frío que cae por los lados del cubo. Muchas incógnitas. Y luego está la cuestión de decidir qué tan cerca está lo suficientemente cerca. Nunca alcanzarán exactamente la temperatura ambiente, por lo que debe considerar el factor de fudge que debe usar.

Answer 3

Dependerá en gran medida de las cantidades relativas de cada uno.
También dependería de la forma y la contención, ya que una capa delgada de hielo, por ejemplo, ganaría calor mucho más rápido que un cubo o una bola de hielo.
El agua en ausencia de un recipiente se extendería incluso más delgado que el hielo y se enfriaría muy rápido si se vertiera en el suelo.

Además, la definición de alcanzar ambiente es muy vaga … ya que este es un líquido en transición, habrá un gradiente térmico, no todo estará a una temperatura uniforme. ¿Qué parte debe alcanzar el ambiente – todo eso? o el exterior? ¿Qué pasa con la circulación de aire?

Su experimento no está bien pensado y especificado.

Pero si todos los elementos clave fueran iguales, lo que provocaría que la pérdida o ganancia de calor fuera la misma y el mismo volumen (1 cc o 1 gramo), el agua alcanzaría los 20 ° C en primer lugar, ya que solo tenía que perder 80 calorías (80 calorías por cc) y el hielo debe ganar 100 calorías (20 calorías por cc más otras 80 calorías / cc para derretir el hielo hasta la fase líquida)

Answer 4

Eso depende del tamaño, la forma y el recipiente del cubo de hielo y el agua hirviendo.

Answer 5

Eso depende del volumen de cada muestra.