Malé každodenní zázraky. Proč se voda lépe ohřívá než chladí?

22. 03. 2018 8:00:33
Ohřát vodu je jednoduché. Zapnete vařič, zapálíte dřevo nebo plyn a vodu dáte do blízkosti zdroje tepla. S ochlazením je to složitější. (délka blogu 3 min.)

V dnešní technické době není ohřev vody na bod varu nic složitého. Zapneme vařič a postavíme na něj konvici s vodou. Trvá to většinou jen několik minut než se voda začne vařit. Jistě jste si ale všimli, že se zpátky na svou původní teplotu ochlazuje daleko pomaleji. Než dosáhne dvaceti stupňů Celsia, může to trvat i několik hodin (podle konstrukce varné konvice). Jak to, že se voda ohřívá rychle ale chladne tak pomalu?

Opověď dá (jako tak často) fyzika.

Rychlý ohřev a pomalé ochlazování

Podívejme se na příklad kovové konvice naplněné vodou. Voda, která se ohřívá z běžné pokojové teploty (kolem 20 stupňů Celsia) na bod varu musí překonat rozdíl 80 stupňů. Přitom pohltí určité množství energie, která se převede na pohybovou energii molekul vody.

Teplo potřebné k ohřátí tělesa o určitou teplotu lze vypočítat pomocí následujícího vztahu:

Q = hmotnost tělesa * měrná tepelná kapacita * rozdíl teplot

Z tohoto jednoduchého vzorce vyplývá hned několik zajímavých souvislostí. Čím těžší těleso ohříváme, tím více tepla se spotřebuje. Různé látky mají různou “spotřebu” energie. Čím je požadovaná výsledná teplota vyšší, tím více tepla musíme vynaložit na ohřev.

Stejně funguje také ochlazování. S jedním malým rozdílem - teplo se tentokrát vyzařuje horkou vodou do okolí konvice.

Při ochlazování je proto situace odlišná než při zahřívání vody. Teplota varné desky dosahuje běžně několik set stupňů Celsia. Může tedy vodě předávat značné množství energie a celkem svižně ji ohřát až na teplotu, při které se začíná vypařovat: bod varu, sto stupňů Celsia. K podobně rychlému ochlazení bychom potřebovali podobně vysoký rozdíl teplot - a náš chladič by musel mít teplotu mínus několik set stupňů Celsia. Nic takového v přírodě samozřejmě nenajdeme. Nejnižší dosažitelná teplota se pohybuje nepatrně nad - 273,15 °C. Navíc vykazuje naše chladící médium (vzduch kolem konvice) teplotu kolem +20 °C. Ochlazování tedy musí probíhat daleko pomaleji než ohřev vody.

Teplo a Energie

Energie, kterou spotřebuje voda při ohřátí o jeden stupeň Celsia je mimochodem dost podceňována. Na ohřátí 1 kg vody o 1 stupeň je potřeba 4187 J. To nevypadá na první pohled moc zajímavě.

Představme si ale, že stejnou energii investujeme do zrychlení (kinetické energie). Podle vzorce E=(m*v2)/2 dosáhne nebohý kilogram vody rychlosti 329 km/h. To je rychlost, kterou dosahují za optimálních podmínek na některých tratích vlaky typu ICE.

Podobně můžeme stejné množství energie vynaložit na překonání gravitačního pole Země. Kilogram vody by se pak ocitl ve výšce 426 metrů. To je mimochodem výška mrakodrapu 432 Park Avenue v New Yorku.

Ano - pořád ještě mluvíme o energii, která je potřebná k navýšení teploty vody o jeden jediný stupeň. Pro srovnání - naše těla jsou běžně o 20 stupňů teplejší, než okolí. V 70 kilogramech “živé váhy” se tedy skrývá opravdu úctyhodné množství energie.



Autor: Dana Tenzler | čtvrtek 22.3.2018 8:00 | karma článku: 27.06 | přečteno: 837x


Další články blogera

Dana Tenzler

Chemie v kuchyni - jak uvařit vajíčko za studena?

​Když máte k dispozici vařič nebo troubu, dají se vajíčka pohodlně uvařit, upéct nebo usmažit. Jak je ale připravit bez pomoci vyšší teploty a kuchyňských přístrojů? (délka blogu 3 min.)

22.10.2018 v 8:00 | Karma článku: 20.79 | Přečteno: 456 | Diskuse

Dana Tenzler

Záhada “Wow!” signálu pravděpodobně rozluštěna

Mám pro vás jednu dobrou a jednu dobrou zprávu. Po čtyřiceti letech se podařilo identifikovat zdroj pověstného “Wow!” signálu. Jeho zdrojem nebyli mimozemšťané, což je další dobrá zpráva. (délka blogu 3 min.)

18.10.2018 v 8:00 | Karma článku: 25.43 | Přečteno: 891 | Diskuse

Dana Tenzler

Fyzika v kuchyni - jak se váží elektrosmog

Elektrosmog není vidět ani cítit. Má ale jednu zajímavou vlastnost - dá se totiž zvážit. Určitým typem digitální kuchyňské váhy. (délka blogu 3 min.)

15.10.2018 v 8:00 | Karma článku: 19.48 | Přečteno: 446 | Diskuse

Dana Tenzler

Proč bzučí dráty vysokého napětí?

Dráty vysokého napětí někdy vydávají prazvláštní zvuky. V jejich blízkosti můžete zaslechnout jednak slabé praskání, ale také znepokojující bzučení a hluboké vrnění. (délka blogu 3 min.)

11.10.2018 v 8:00 | Karma článku: 30.80 | Přečteno: 1250 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Jan Fikáček

Co skutečně znamená rovnice E=mc^2

Je to nejznámější fyzikální vzorec na světě a obvykle je chápán tak, že lze hmotu změnit v energii a naopak. Toto chápání je sice do určité míry správné, je ale poněkud povrchní, a správné vysvětlení je podstatně jiné.

22.10.2018 v 9:44 | Karma článku: 16.19 | Přečteno: 613 | Diskuse

Dana Tenzler

Chemie v kuchyni - jak uvařit vajíčko za studena?

​Když máte k dispozici vařič nebo troubu, dají se vajíčka pohodlně uvařit, upéct nebo usmažit. Jak je ale připravit bez pomoci vyšší teploty a kuchyňských přístrojů? (délka blogu 3 min.)

22.10.2018 v 8:00 | Karma článku: 20.79 | Přečteno: 456 | Diskuse

Jan Mestan

Proč je pás horstev od Pyrenejí po Himálaj strukturovaný jako turbulentní proud?

Pyreneje, Alpy, Šumava, Karpaty, Himálaj. A další. To je výčet jen několika celků z dlouhého pásma horstev, které vykazuje recentní aktivitu - kupříkladu růst - a rovněž se jeví býti spojitým celkem s totožnou dynamickou příčinou.

21.10.2018 v 21:54 | Karma článku: 13.69 | Přečteno: 351 | Diskuse

Rostislav Szeruda

Synchronicity - smysluplné náhody

„To je ale náhoda!“ napadne nás, když potkáme staré známé na místě, kde bychom je ne­čekali, nebo se v našem životě odehraje něco hodně neobvyklého. Jsou ale náhody vždy jen pouhé náhody?

21.10.2018 v 18:08 | Karma článku: 14.95 | Přečteno: 434 | Diskuse

Jan Mestan

Proč nekráčíme po deskách, ale ve skutečnosti po kontinentálních krách?

Pojem zemská kůra může být dosti zavádějící. Když se řekne kůra, představíme si třeba kůru pomeranče. Ve skutečnosti se oné kůře podobá jen ta oceánská, ta kontinentální jako kůra nevypadá. Jde o poměrně hlouběji uložené kořeny.

20.10.2018 v 5:23 | Karma článku: 16.28 | Přečteno: 270 | Diskuse
Počet článků 488 Celková karma 26.41 Průměrná čtenost 881

Zajímám se o přírodní vědy. Píšu o tom, co mě zaujalo při toulkách internetem. Vzhledem k občastým dotazům - ano, skutečně mám vzdělání. Ne, nebudu tu vypisovat všechny svoje tituly, knihy a vědecké práce. Tenhle blog provozuji ve svém volném čase pro radost. 

Pokud vás blog pobaví nebo se v něm dočtete něco zajímavého - je jeho účel splněn. Přijďte si popovídat do diskuze, často je ještě zajímavější než blog sám, díky milým a znalým návštěvníkům. 





Najdete na iDNES.cz