gidro писал(а):
В вашей аналогии сила тока - это и есть подводимое тепло к термосу. И для двух термосов оно должно быть одинаковым (это для "сферического термоса"). Как бы так попроще сказать - теплый воздух снаружи термоса не в курсе как наколот лед внутри (либо объясните, как этот хитрый теплый воздух таки распознает что в термосе), чтобы он это узнал должна быть обратная связь, но при поставленных условиях (двойное дно) ее нет, поэтому в термосы извне попадет равное кол-во тепла. Если попадает равное кол-во тепла, то Q=лямда*m, как видно, в формуле нет площадей, только масса. В электрической схеме обратная связь есть U=IR, потому ваша аналогия не верна для случая кухонного "сферического термоса в вакууме".
Именно так. Тепловой поток – сила тока. Энергия (количество теплоты) - заряд. Ну, да если аналогия не сработала, не убедила вас, можно с ней пока закончить. Хотя, если бы вы провели аналогию между напряжением (разностью потенциалов) и разностью температур и, как следствие, между потенциалом и температурой в точке, вам все-все стало понятно. В том числе, откуда заряд, сидящий в батарейке, знает о припаянном нами сопротивлении.
Количество подводимого тепла для любых термосов (и не термосов, и водолазов, английских королев) – одинаково. Это все тепло вселенной. И подводится оно разными, порой очень замысловатыми путями, и встречает на этих путях различные сопротивления. С точки зрения несчастного льда в термосе количество подведенного тепла бесконечно. Если бы оно разом к этому льду проникло – лед бы мигом испарился, да еще чего доброго разложился бы на кислород и водород и перешел в состояние плазмы. Почему этого не происходит? Потому, что есть определенные законы передачи теплоты. Они и сообщают очередному джоулю – лезть ему через стенку термоса или пока рано.
Нет такой формулы Q=лямбда*m. Хотя бы исходя из размерностей величин. Q=S*(t1-t2)/R где S – площадь стенки, а R – приведенное сопротивление теплопередаче стенки. Для каждого слоя стенки Ri=толщина/лямбда(теплопроводность), сопротивления слоев складываются. Если мы учитываем еще и лучистый и конвективный теплообмен на границах знаменатель выглядит так 1/а1+R+1/a2 где а1 и а2 – коэффициенты теплопередачи на границах сред. Ну, да это было лирическое отступление. Если что-то с буквами напутал – не судите строго, справочника под рукой нет.
Теперь про хитрость теплого воздуха. Откуда он знает, сколько тепла отдать закрытому непрозрачному термосу в зависимости от размера фракции льда внутри? Для начала необходимо четко уяснить себе, что в процессе теплообмена участвует не только стенка термоса, но и воздух снаружи, и воздух внутри и все границы раздела сред. В том числе – граница воздух/лед. Каждый элемент системы вносит свой вклад в общее сопротивление теплопередаче системы. Конечно, строго говоря, сопротивление теплопередаче на границе воздух/лед от размера льда не зависит. Отличается только площадь. Но из формулы выше очевидно увеличение теплового потока с увеличением площади. Следовательно, это изменение теплового потока мы спокойно можем выразить в виде приведенного сопротивления. Результат не пострадает. А для понимания проще. Упростим наш термос до плоской многослойной стенки, с одной стороны – тепло, с другой – холод. Ближайший к холоду слой и будет представлять теплообмен на поверхности льда. Для крупного льда этот слой будет толще (большее сопротивление теплопередаче). Вот и вся разница. Подставьте все это в формулы выше и станет очевидно – увеличение толщины этого виртуального слоя даже в 5 раз не приведет к пятикратному росту теплового потока, но и не останется незамеченным. Тут мы и подошли к пониманию «откуда хитрый джоуль знает..?» Все дело в температуре. Вы уж простите, я поленюсь автокад открывать и рисовать температурный график на многослойной стенке, надеюсь, вы и так поймете. По мере движения тепла от теплой поверхности стенки к холодной температура падает, причем, тем быстрее, чем меньше теплопроводность материала. Для нашего плоского термоса это выразится в росте температуры воздуха внутри термоса, содержащего крупный лед. Совсем небольшом росте. А это приведет, в свою очередь, к уменьшению теплового потока через стенку термоса. Вот так тепло и знает, что внутри. Для иллюстрации могу такой пример привести. Два больших термоса. Два кусочка льда. Один кусок просто в термос положили, а другой сначала монтажной пеной облили. Как тепло снаружи узнает о наличии пены внутри? Очень просто. Лед, залитый пеной, будет медленнее отдавать холод (усваивать тепло), температура внутри термоса будет выше, тепловой поток через стенку термоса – ниже. Причем, в зависимости от толщины пены и качества термоса разница может быть многократной. В нашем случае «слой пены» очень тоненький.
gidro писал(а):Gostev Kirill писал(а):gidro писал(а):Если в термосе сделать двойное сетчатое дно.....
А здесь вы изначально потеряете холода значительно больше, чем сэкономите из-за неполного заполнения термоса
Потеря холода должна быть одинаковой (т.е. кол-во образовавшейся воды), следовательно мелко наколотого льда останется больше, т.к. изначально его поместится больше.
«Потеря холода» - это именно не засунутый в термос лед. Двойное дно уменьшило полезный объем. Я не зря написал «изначально». Три ложки льда из-за двойного дна не влезло – холод, содержащийся в этом льде – потерян.
NAUI Scuba Rescue Diver. Upd. и еще чуть-чуть.
"Мы возвращаемся из странствий, но возвращаемся не мы." (с) Карен Джангиров
