Jahtumine: kaanega ja kaaneta

Uuri simulatsiooni abil topsis oleva sooja vee jahtumist nii kaanega katmise kui ka katmata oleku korral. Vasta küsimustele.

Uurime!

Ava simulatsioon, klikates pildile. Käivita simulatsioon (kolmnurke ikooniga nupp). Simulatsioonis on kaks soojust mittejuhtiva seinaga eraldatud anumat, milles on katse alguses ühesuguse temperatuuriga vedelik. Vasakpoolne anum on kaetud kaanega, mida on võimalik ka hiirega nihutada.

Simulatsioonis ei ole konvektsiooni näidatud.

Simulatsiooni käivitudes näeme kehade jahtumist. Mõlemas kehas on temperatuurisensor, mida on võimalik hiirega liigutada. Propellerit meenutavad ikoonid näitavad gaasi liikumise kiirust; ka neid saab simulatsioonis ümber paigutada.

Millest me siin räägime

Arvatavasti oleme kõik kogenud, et kui katta kohvi- või teetass kaanega, siis jahtub see aeglasemalt. Aeglasem jahtumine tähendab, et vedelik kaotab soojusenergiat aeglasemalt.

Miks jahtub katmata teetass kiiremini kui kaetud teetass?

Vesi aurustub ja kuna vesi soojendab ka õhku, tekib lahtise tassiga konvektsioon, kus soe õhk liigub kõrgemale ning teetassi kohale liigub jahedab õhk. Kuna teetassi kohale tuleb konvektsiooni tõttu pidevalt jahedamat õhku juurde, jahtub tee ka kiiremini.

Huvitavam küsimus on, et miks kaane all olev tee või kohv aeglasemalt jahtub. Ka kaane all toimub ju vedeliku aurustumine ning konvektsioon. Trikk on selles, et kaane all tekitab vesi aurustudes keskkonna, mida nimetatakse küllastunud auruks: õhu sisse rohkem vett lihtsalt ei mahu. Ja ehkki vesi aurustub, siis sama palju seda ka kondenseerub. Tekib energeetiline tasakaal: mis läheb aurustudes kaotsi, saadakse kondenseerumisel jälle tagasi.

Planeeri ja vii läbi katse, mille abil saaks näidata, et kaanega kaetud anumas jahtub kuum vesi aeglasemalt.