Feladat: 5138. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Kitűző(k):  Simon Péter 
Füzet: 2019/május, 314 - 315. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Feladat, Hővezetés
Hivatkozás(ok):Feladatok megoldásai: 2019/november: 5138. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Víz lehűlését vizsgáljuk elhanyagolható hőkapacitású, egyforma edényekben. A víz kezdeti hőmérséklete mindegyik esetben 80C, a célérték 40C. A környezet hőmérséklete 30C, ami a mérések során nem változik.
(i) Elsőnek azt mérjük, hogy 2 liter 80C hőmérsékletű víz t0 idő alatt hűl le 40C-ra.
(ii) Másodszor csak addig várunk, amíg a kiindulási 2 liter 80C hőmérsékletű víz 50C-ra hűl le (ez t1 időt vesz igénybe), majd gyorsan kiöntünk belőle 1 litert, aminek a helyére 1 liter, 30C-os vizet öntünk.
(iii) Ezután úgy ismételjük meg a mérést, hogy a kezdeti 2 liter 80C-os vízből azonnal kimerünk 1 litert, aminek a helyére 1 liter 30C-os vizet öntünk. Az így keletkezett 2 literes keverék t2 idő alatt éri el a kívánt 40C-ot.
(iv) Végezetül a kezdeti 2 liter 80C-os vizet hagyjuk lehűlni 60C-ra, majd nagyon gyorsan 1 litert kiöntünk belőle, helyére 1 liter 30C-os vizet juttatunk, és hagyjuk a keveréket 40C-ra hűlni. Ekkor a teljes hűlési idő t3.
Melyik a leglassabb és melyik a leggyorsabb hűtési módszer? Fejezzük ki t0 segítségével t1-et, t2-t és t3-at! Feltételezhetjük, hogy egy test hőmérséklet-változásának üteme egyenesen arányos a test és a környezete közötti hőmérséklet-különbséggel, azaz alkalmazható a Newton-féle lehűlési törvény.