Физика в вопросах и ответах

ВОПРОС: Одинаковы или нет скорость нагревания и охлаждения вещества? Чем эти процессы определяются?

ОТВЕТ: В этой конкретной формулировке вопрос звучит странно. Одинаковы или нет скорость нагревания воздуха велосипедным насосом и скорость охлаждения воды в холодильнике? Разумеется, все зависит от конкретных условий.

Скорость нагревания определяется теплопритоками от внешних источников (радиационный нагрев, контактный нагрев от тела с более высокой температурой и т.д.), а также теплоотводом в окружающую среду (которая может быть и радиационного происхождения, и связана с теплотой фазового перехода - испарения, и пр.). На скорость нагрева (как и на скорость охлаждения), безусловно, влияет теплоемкость вещества и ее зависимость от температуры. Ясно, что подбором параметров, характеризующих нагрев и охлаждение, можно реализовать любые условия - и такие, когда скорость нагрева будет выше, чем скорость охлаждения, и наоборот.

Рассмотрим механизм теплопроводности. При малой разности температур на поверхностях A и B слоя вещества, поток тепла пропорционален этой разности. Смена знака разности температур меняет знак потока тепла, не изменив ее абсолютной величины. Это и есть скорость нагревания или охлаждения вещества. Для изотропного вещества равноправие поверхностей приводит к симметрии нагревания и охлаждения, даже если разность температур значительна, т.е. времена нагрева от Т1 до Т2 и охлаждения от Т2 до Т1 будут одинаковыми.

Однако, при большой разности температур в анизотропном веществе возможны и различия в потоках тепла с поверхности A на поверхность B и с поверхности B на поверхность A. Такой эффект когда-то предсказал один из авторов этой заметки, но, насколько нам известно, экспериментально он не обнаружен.

Б.Г.Вайнер, И.П.Иванов, М.В.Энтин



[ Предыдущий вопрос     Оглавление     Следующий вопрос ]


vlad@ssl.nsu.ru