과정
1. 초기 열전달 : 뜨거운 금속이 스티로폼 컵에 배치되면 금속과 주변 액체 사이에는 큰 온도 차이가 있습니다. 이로 인해 금속에서 액체 및 컵으로 빠른 열 전달이 발생합니다.
2. 전도 및 대류 : 열 금속에서 주로 전도 (직접 접촉) 및 대류 (열을 운반하는 액체의 움직임)를 통해 뜨거운 금속에서 냉각기 액체로의 열이 흐릅니다.
3. 스티로폼 단열재 : 스티로폼 컵은 좋은 절연체 역할을합니다. 그것은 열이 시스템 (금속, 액체 및 컵)에서 빠져 나갈 수있는 속도를 늦 춥니 다. 스티로폼은 열의 열악한 도체이기 때문입니다.
4. 평형 : 열이 계속 전달됨에 따라 금속의 온도는 감소하는 반면 액체의 온도와 컵은 증가합니다. 결국, 그들은 열 평형에 도달합니다. 이는 금속으로부터의 열 손실 속도가 액체와 컵에 의한 열 증가율과 동일하다는 것을 의미합니다.
온도가 최대 값으로 떨어지는 이유
* 초기 급격한 하락 : 금속의 온도는 금속과 주변 환경 사이의 온도 차이가 크기 때문에 처음에는 빠르게 떨어집니다.
* 속도가 느려 : 금속이 냉각됨에 따라 온도와 주변의 온도 차이가 줄어 듭니다. 이렇게하면 열 전달 속도가 줄어들어 온도 감소가 느려집니다.
* 평형에 도달 : 마지막으로, 금속의 온도는 액체 및 컵에 대한 열 손실 속도가 환경의 열 이득 속도 (아마도 실내 온도)에 의해 균형을 이루는 지점에 도달합니다. 이 시점에서 온도는 안정화되고 최대 값에 도달합니다.
최대 온도에 영향을 미치는 요인
* 초기 금속 온도 : 더 뜨거운 초기 금속 온도는 최대 온도가 높아집니다.
* 액체 부피 : 더 많은 양의 액체가 평형에 도달하기 위해 더 많은 열을 취하여 최대 온도가 낮습니다.
* 액체의 비열 용량 : 비열 용량 (물과 같은)이 높은 액체는 온도가 크게 상승하기 전에 더 많은 열을 흡수하여 최대 온도가 낮아집니다.
요약 : 금속 조각의 온도는 처음에는 온도 차이가 크기 때문에 처음에는 빠르게 떨어지고 금속과 주변 환경 사이에서 열 평형이 달성 될 때 최대 값에 도달합니다. 스티로폼 컵의 절연 특성은 열 손실을 늦추고이 과정에 기여합니다.
