Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 5467
2017-11-29 
Кастрюля с водой на газовой плите прогревается до температуры примерно 80 - 90 $^{ \circ} C$, после чего температура стабилизируется и довести воду до кипения не удаётся. Эта же кастрюля без воды на этой же плите достаточно быстро целиком (вместе с крышкой) прогревается больше чем до 100 $^{ \circ} C$ (это легко выясняется с помощью брызг воды, вскипающих на её поверхности). То есть равновесная температура тела в форме кастрюли, при которой рассеиваемая тепловая мощность равна получаемой от газового пламени, явно больше 100 $^{ \circ} C$. Так почему же вода в этой кастрюле не закипает? Дайте любое разумное объяснение, соответствующее приведённому краткому описанию физической ситуации.
Решение:
Скорее всего, в зависимости от того, полная кастрюля или пустая, меняется выделяемая тепловая мощность пламени конфорки. Точнее, мощность, поглощаемая кастрюлей из этого пламени. Вероятно, температура дна кастрюли является «граничным условием» для пламени. И режим горения существенно зависит от того, какая именно у этого дна температура — то ли оно сразу прогрелось (пустая кастрюля), то ли нет.
Мощность может зависеть от полноты сгорания, от температуры наиболее горячей части пламени и расположения этой части относительно дна кастрюли (чем горячее и ближе к дну, тем больше передаваемая кастрюле тепловая мощность).
Потери на испарение воды очень быстро растут с ростом температуры. Если бы кастрюля была закрыта герметично, как, например, так называемая «скороварка», то она, скорее всего, прогрелась бы до температуры выше 100 градусов, в точности так же, как и пустая кастрюля. Из условия задачи не вполне ясно, была ли кастрюля с водой закрыта крышкой. Но для решения эта информация не существенна. Конечно, если крышка есть, то испарение будет немного менее интенсивным, и вода прогреется до немного большей температуры. Но если крышка не герметична, то пар всё равно будет улетучиваться, «унося» с собой часть теплоты, затраченную на его образование.
Отметим также, что давление в бытовом газопроводе очень ненамного выше атмосферного. Поэтому изменение режима горения и связанное с ним незначительное изменение давления в зоне горения может существенно повлиять на расход газа из конфорки. А с уменьшением количества сгораемого в единицу времени газа, естественно, уменьшается и мощность.
Примечание. Для произвольной газовой плиты и произвольной кастрюли наливание в кастрюлю воды совершенно не обязательно снизит тепловую мощность, передаваемую кастрюле, до уровня, который не позволяет воду кипятить. Мощность может даже, наоборот, увеличиться (никаких физических причин, препятствующих этому, нет). Только на все случаи, кроме описанного в условии задачи, люди обычно не обращают внимания.
Кастрюля с водой на газовой плите прогревается до температуры примерно 80 - 90 $^{ \circ} C$, после чего температура стабилизируется и довести воду до кипения не удаётся. Эта же кастрюля без воды на этой же плите достаточно быстро целиком (вместе с крышкой) прогревается больше чем до 100 $^{ \circ} C$ (это легко выясняется с помощью брызг воды, вскипающих на её поверхности). То есть равновесная температура тела в форме кастрюли, при которой рассеиваемая тепловая мощность равна получаемой от газового пламени, явно больше 100 $^{ \circ} C$. Так почему же вода в этой кастрюле не закипает? Дайте любое разумное объяснение, соответствующее приведённому краткому описанию физической ситуации.
Решение:
Скорее всего, в зависимости от того, полная кастрюля или пустая, меняется выделяемая тепловая мощность пламени конфорки. Точнее, мощность, поглощаемая кастрюлей из этого пламени. Вероятно, температура дна кастрюли является «граничным условием» для пламени. И режим горения существенно зависит от того, какая именно у этого дна температура — то ли оно сразу прогрелось (пустая кастрюля), то ли нет.
Мощность может зависеть от полноты сгорания, от температуры наиболее горячей части пламени и расположения этой части относительно дна кастрюли (чем горячее и ближе к дну, тем больше передаваемая кастрюле тепловая мощность).
Потери на испарение воды очень быстро растут с ростом температуры. Если бы кастрюля была закрыта герметично, как, например, так называемая «скороварка», то она, скорее всего, прогрелась бы до температуры выше 100 градусов, в точности так же, как и пустая кастрюля. Из условия задачи не вполне ясно, была ли кастрюля с водой закрыта крышкой. Но для решения эта информация не существенна. Конечно, если крышка есть, то испарение будет немного менее интенсивным, и вода прогреется до немного большей температуры. Но если крышка не герметична, то пар всё равно будет улетучиваться, «унося» с собой часть теплоты, затраченную на его образование.
Отметим также, что давление в бытовом газопроводе очень ненамного выше атмосферного. Поэтому изменение режима горения и связанное с ним незначительное изменение давления в зоне горения может существенно повлиять на расход газа из конфорки. А с уменьшением количества сгораемого в единицу времени газа, естественно, уменьшается и мощность.
Примечание. Для произвольной газовой плиты и произвольной кастрюли наливание в кастрюлю воды совершенно не обязательно снизит тепловую мощность, передаваемую кастрюле, до уровня, который не позволяет воду кипятить. Мощность может даже, наоборот, увеличиться (никаких физических причин, препятствующих этому, нет). Только на все случаи, кроме описанного в условии задачи, люди обычно не обращают внимания.
