烧水的时间

ob · 发表于 2006-5-5 09:01:17

同一壶水,用同样的火烧. 温度从10度烧到20度,和从80度烧到90度相比,哪一种情况用的时间长?

有空想想 · 发表于 2006-5-5 20:38:45

考虑是在普通居家环境中，空气温度在20－30摄氏度，

应该是从80度到90度用的时间长些。原因：在80到90度范围，壶与外界温差大，散热多（散热速度与温差成正比），相对不容易升温。

大头羊 · 发表于 2006-5-6 06:10:54

凭感觉，好像是80到90度快一些吧？水凉的时候，对流非常缓慢，水温升得慢，而温度起来以后，对流明显剧烈，水温应该升得很快。我用电水壶烧水就是这个感觉，开始的时候，比较慢，后来到了某一个温度（估计是60度左右）好像突然加快，一直到最后沸腾。也不知道这个感觉准不准。

ob · 发表于 2006-5-8 09:20:38

在20度时主要是热传导，对流比较弱。在80到90度时对流明显加强。虽然在20度时火与水的温差较大，但热传导比对流传热慢很多。当然，特殊情况下，如周围温度很低，则热损失在80度时就会非常明显，从80烧到90度就会很慢了。

有空想想 · 发表于 2006-5-9 17:16:24

我做了个实验，用我的电水壶和普通自来水，普通水银温度计。

21－31度：一分零4秒

34－44度：一分零2秒

50－60度：三十秒

65－75度：一分零2秒

80－90度：1分19秒

根据我们所学物理知识，水的热容值（每升高一度所需要的热量）从0－100度差异是不大的（前人做过实验）。理想的水加温曲线从0度到100度是一条直线。如图

所以影响水升温的速度应该主要决定于加热体和外界环境。应该说没有太多的理论可以讨论，所以加温速度问题应该是具体问题具体分析了。

我们知道对流是由于温差而产生的，热传导主要是由布朗运动（即分子的无规运动）而产生。我们似乎没有理由说，从80－90度变化时的对流度比从10－20度变化时的对流度更高，因为对水温变化来说，温差应该是一样的。如果加热体温度固定，譬如100度，那反而是在10－20度范围内温差要高。而且在80－90度已经开始有大量水蒸发，因而带走大量热量，而使加温速度降低。

所以，我认为在一般情况下，应该是把水从10度加温到20度的速度要快些。真实数据由于加热体的不同，外界环境的不同，应该是由实验决定的。

大头羊 · 发表于 2006-5-10 00:18:53

就是你说的，对流是由于温差而产生的，热传导主要是由布朗运动（即分子的无规运动）而产生。我们似乎没有理由说，从80－90度变化时的对流度比从10－20度变化时的对流度更高，因为对水温变化来说，温差应该是一样的。

我觉得你所说的对水温变化来说，温差是一样的，但是那是理想状态，而实际上，水的对流程度剧烈程度，在温度低和温度高的时候应该是不一样的。你没觉得水在低温的时候比较平稳一些，而温高的时候运动得剧烈一些吗？看不清楚的话，弄个透明的烧瓶，一直往里滴加墨水就知道了。

而同样，还有另一个命题，就是在其它条件相同的时候，理想状态下，人工搅拌的水比不人工搅拌的水烧得更快一些。但是，这个命题已经被验证了是正确的。这也可以说是原命题的一个推论嘛。如果这个推不翻，那么80度的水和10度的水谁到底谁快，都以此参照吧。个人想法而已，试验没做，只是理论猜测。

有空想想 · 发表于 2006-5-10 22:09:53

但“而实际上，水的对流程度剧烈程度，在温度低和温度高的时候应该是不一样的”有什么道理呢？

譬如一个极端的情况，我们假设整壶水各处的温度（均匀一致，homogenous）都是 98 度，那么显然壶里是不可能有任何对流的。

对流产生的原因是由于不同处的水有不同温度。一般上边的温度比下边的温度低，热水的密度比冷水密度略小（水的最大密度温度是 4 C)，所以热水上升冷水下降而产生对流。所以温度梯度越大，对流越强烈。也就是说对流跟温度梯度有关，而不是跟温度有关。

一般来说，加热源的温度都大大高于100C。所以底部水的温度有可能被迅速提高到汽化温度（100C），这时水蒸气的产生会加速对流和热交换。80度时，底部水可能更容易被汽化，因而产生气泡帮助对流。但10度时，底部水也可能被迅速汽化而帮助对流的。这取决于加热源的功率。如果说热源是恒温并低于100C，那么我敢肯定，水被加热从 10C 到 20C 要快于从 80C 到90C。由于我们讨论的是实际情况，所以加温速度要根据热源，散热，气压等外界因素，具体问题具体分析了。

问题帮助我复习物理了，谢谢！

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实验数据 ....（图）

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