Sólin Sólin Rís 03:12 • sest 23:43 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:23 • Sest 03:43 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 05:43 • Síðdegis: 18:11 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 11:56 • Síðdegis: 24:28 í Reykjavík

Hvað er hægt að hita bolla mikið með því að hella heitum drykk í hann?

SIV

Upphaflega spurningin var svona:

Ef ég er með kaffibolla og risastóra kaffikönnu, helli heitu kaffi í bollann, tæmi hann strax og helli aftur heitu kaffi í hann, hitna ytri mörk rúmsins sem kaffið tekur (þar sem bollinn er heitur þegar kaffið lendir á honum), og ef svo er, væri hægt að bræða bollann með því að gera þetta nógu oft, eða minnkar hitunin hlutfallslega við hverja áfyllingu þar til hitinn nær mögulegu hámarki?

Þegar kaffi eða öðrum heitum drykk er hellt í bolla hitnar bollinn og kaffið kólnar. Ef bollinn er skilinn lengi eftir ná kaffið og bollinn að lokum sama hita sem liggur á milli upphaflegs hitastigs bollans og kaffisins. Þetta má skýra á eftirfarandi hátt. Í upphafi, meðan kaffið er heitt og bollinn kaldur, flæðir mikill varmi úr kaffinu í bollann en lítill varmi úr bollanum í kaffið. Nettó flæðir því varmi úr kaffinu í bollann. Þegar bollinn hitnar eykst varmaflæðið frá honum en varmaflæðið úr kaffinu minnkar þegar það kólnar. Á endanum, þegar kaffið og bollinn hafa náð sama hitastigi, flæðir jafnmikill varmi úr bollanum í kaffið og úr kaffinu í bollann svo nettó varmaflæðið er núll.

Sé farið eftir hugmynd spyrjanda og sífellt nýju heitu kaffi hellt í bollann hitnar bollinn smám saman þangað til hann verður jafn heitur og kaffið. Hann getur aldrei orðið heitari en kaffið því eins og þegar er sagt, hlýtur lokahitastigið að liggja á milli upphaflegs hitastig kaffis og bolla. Ef bollinn væri heitari en kaffið væri staðan sú sama og þegar köldu vatni er hellt í heitan bolla. Þá hitnar vatnið og bollinn kólnar.

Staðan þegar bollinn og kaffið er jafnheitt nefnist varmajafnvægi. Það er grundvallarregla í heiminum að hlutir sem koma saman leitast við að ná varmajafnvægi. Þegar það er komið á verður hitastigi hlutanna ekki breytt án utanaðkomandi áhrifa.

Mynd:

Höfundur

sérfræðingur á Stærðfræðistofu Raunvísindastofnunar Háskóla Íslands

Útgáfudagur

4.8.2000

Spyrjandi

Helgi Hrafn Gunnarsson

Tilvísun

SIV. „Hvað er hægt að hita bolla mikið með því að hella heitum drykk í hann?“ Vísindavefurinn, 4. ágúst 2000. Sótt 5. júní 2020. http://visindavefur.is/svar.php?id=725.

SIV. (2000, 4. ágúst). Hvað er hægt að hita bolla mikið með því að hella heitum drykk í hann? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=725

SIV. „Hvað er hægt að hita bolla mikið með því að hella heitum drykk í hann?“ Vísindavefurinn. 4. ágú. 2000. Vefsíða. 5. jún. 2020. <http://visindavefur.is/svar.php?id=725>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað er hægt að hita bolla mikið með því að hella heitum drykk í hann?
Upphaflega spurningin var svona:

Ef ég er með kaffibolla og risastóra kaffikönnu, helli heitu kaffi í bollann, tæmi hann strax og helli aftur heitu kaffi í hann, hitna ytri mörk rúmsins sem kaffið tekur (þar sem bollinn er heitur þegar kaffið lendir á honum), og ef svo er, væri hægt að bræða bollann með því að gera þetta nógu oft, eða minnkar hitunin hlutfallslega við hverja áfyllingu þar til hitinn nær mögulegu hámarki?

Þegar kaffi eða öðrum heitum drykk er hellt í bolla hitnar bollinn og kaffið kólnar. Ef bollinn er skilinn lengi eftir ná kaffið og bollinn að lokum sama hita sem liggur á milli upphaflegs hitastigs bollans og kaffisins. Þetta má skýra á eftirfarandi hátt. Í upphafi, meðan kaffið er heitt og bollinn kaldur, flæðir mikill varmi úr kaffinu í bollann en lítill varmi úr bollanum í kaffið. Nettó flæðir því varmi úr kaffinu í bollann. Þegar bollinn hitnar eykst varmaflæðið frá honum en varmaflæðið úr kaffinu minnkar þegar það kólnar. Á endanum, þegar kaffið og bollinn hafa náð sama hitastigi, flæðir jafnmikill varmi úr bollanum í kaffið og úr kaffinu í bollann svo nettó varmaflæðið er núll.

Sé farið eftir hugmynd spyrjanda og sífellt nýju heitu kaffi hellt í bollann hitnar bollinn smám saman þangað til hann verður jafn heitur og kaffið. Hann getur aldrei orðið heitari en kaffið því eins og þegar er sagt, hlýtur lokahitastigið að liggja á milli upphaflegs hitastig kaffis og bolla. Ef bollinn væri heitari en kaffið væri staðan sú sama og þegar köldu vatni er hellt í heitan bolla. Þá hitnar vatnið og bollinn kólnar.

Staðan þegar bollinn og kaffið er jafnheitt nefnist varmajafnvægi. Það er grundvallarregla í heiminum að hlutir sem koma saman leitast við að ná varmajafnvægi. Þegar það er komið á verður hitastigi hlutanna ekki breytt án utanaðkomandi áhrifa.

Mynd:...