Miten lämpötilat kayttäytyvät seuraavanlaisessa esimerkissä, joka sisältää tietenkin jonkin verran oletuksia?
Kappaleen, tai nesteen lämpötilat ovat esim. 30 astetta ja 10 astetta. Kappaleet, tai nesteet tuodaan esim. huoneeseen, jossa vallitsee tasainen 20 asteen lämpötila. Toinen kappale, tai nestehän alkaa lämmetä ja toinen jäähtyä.
Kumpiko kappaleista, tai nesteistä saavuttaa ensin tuon (lähes) 20 asteen lämpötilan, kun vaikuttavat "voimat" ovat molemmille yhtäsuuret. Vai käykö niin, että molemmat kappaleet, tai nesteet saavuttavat tuon 20 asteen lämpötilan samanaikaisesti.
Kappaleet, tai nesteet ovat identtisiä niin koostumukseltaan, kuin massaltaankin.
Kysymykseni voisi jopa kiteyttää siten, että kumpiko on nopeampaa, jäähtyminen, vai lämpeneminen, vai onko se yhtä nopeaa?
Kappaleen, tai nesteen lämpötilat ovat esim. 30 astetta ja 10 astetta. Kappaleet, tai nesteet tuodaan esim. huoneeseen, jossa vallitsee tasainen 20 asteen lämpötila. Toinen kappale, tai nestehän alkaa lämmetä ja toinen jäähtyä.
Kumpiko kappaleista, tai nesteistä saavuttaa ensin tuon (lähes) 20 asteen lämpötilan, kun vaikuttavat "voimat" ovat molemmille yhtäsuuret. Vai käykö niin, että molemmat kappaleet, tai nesteet saavuttavat tuon 20 asteen lämpötilan samanaikaisesti.
Kappaleet, tai nesteet ovat identtisiä niin koostumukseltaan, kuin massaltaankin.
Kysymykseni voisi jopa kiteyttää siten, että kumpiko on nopeampaa, jäähtyminen, vai lämpeneminen, vai onko se yhtä nopeaa?
Vastaukset 7
Vanhimmat
saavuttavat sen 20 astetta, jos identtisiä ovat ja kaikki lämmön siirtymismuodot(johtuminen, säteily, konvektio)ovat olosuhteiltaan samat.
Itse ajattelisin tuon kelvin-asteiden kautta, joka kuvaa kappaleiden sisältämän lämmön määrää. Yksi kappale lämpenee 283 -> 293, toinen jäähtyy 303 -> 293. Muutosprosentti ei ole sama, joten ei ehkä muutosaikakaan.
Tarkkaan ottaen kumpikaan kappaleista ei ikinä saavuta ympäristölämpötilaa, ne vaan lähestyvät sitä ikuisesti. Siksi pitäisi mitata aika siihen, kun tietty osa lämpötilaerosta on saavutettu. Eli esimerkiksi siihen, kun 10 asteen lämpötilaerosta on kurottu umpeen 99%.
noissa kelvinprosenteissa. DeltaT laskuissa muutosnopeus riippuu astelukujen erotuksesta, ei tosiaankaan keksityistä prosenttiluvuista!
Jäähtyy nopeammin ???.
Yksi totesi ettei koskaan saavuta huoneenlämpötilaa, siinä hän on kyllä oikeassa.
Kuten ettei mutkasta käännyttäessä peräkärri koskaan aivan seuraa hinaavaa, vaikka ajaisi sitten mailman tappiin suoraan.
Jos viedään 30-asteinen lämpötila-anturi tilaan, jonka lämpötila on tasan 20 astetta:
Muutaman minuutin kuluttua anturin lämpötila on 21 astetta.
Tunnin kuluttua anturin lämpötila on 20,1 astetta.
10 tunnin kuluttua anturin lämpötila on 20,01 astetta.
100 tunnin kuluttua anturin lämpötila on 20,001 astetta.
1000 tunnin kuluttua anturin lämpötila on 20,0001 astetta.
10000 tunnin kuluttua anturin lämpötila on 20,00001 astetta.
Jne...
Tuo jatkuu loputtomiin, eikä anturi ikinä saavuta tasan 20 asteen lämpötilaa. Siis jos asiaa tarkastellaan äärettömällä tarkkuudella. Tietysti käytännössä jollain rajallisella tarkkuudella voidaan sanoa anturin saavuttaneen 20 astetta jonkin rajallisen ajan kuluttua. Lämpötila-anturille voidaan ilmoittaa jokin aikavakio, jonka aikana se saavuttaa x prosenttia lämpötilaerosta. Aikavakioon vaikuttaa paljon sekin, mitataanko kaasun vai nesteen lämpötilaa, anturin massa jne. Esimerkiksi kuumemittarin käyttöohjeessa sanotaan, että se näyttää oikein, eli lähes oikein ja käytännössä riittävän oikein oltuaan kainalossa 5 minuuttia. Mutta jos halutaan päästä 0,0000000001 asteen tarkkuuteen, kestää mittaus pirun paljon kauemmin jne.
Sama pätee anturin ja kuumemittarin lisäksi kaikkeen muuhunkin materiaan.
Unohtui se vastaus alkuperäiseen kysymykseen:
Kyllä, molemmat kappaleet saavuttavat siis 20 asteen lämpötilan tasan saman ajan kuluttua, eli äärettömän ajan kuluttua eli ei ikinä :D
Käytännössä se huoneenkin lämpötila seilaa pikkuisen ees taas, eli kummankin kappaleen lämpötila saavuttaa kohtuullisessa ajassa tilanteen, jossa muutoksia alkaa tapahtua molempiin suuntiin.
Jos taas asiaa teoretisoidaan, niin kuumempi kappale jäähtyy usein nopeammin, koska lämpösäteily menee kelvin lämpötilan neljänteen potenssiin, mutta konvektio ja konduktio ovat lineaarisia lämpötilaeron suhteen.