不知道大家在喝水的時候有沒有人想過這個問題,究竟是往冷水裡倒熱水,水涼的比較快,還是把冷水倒進熱水裡,水涼的比較快。
第一種答案是,冷水倒到熱水中,水涼的比較快,或者準確的說,水溫達到平衡的速度比較快。
原因如下:為了達到最好的混合效果,熱水分子與冷水分子需要接觸的時間更長。熱傳導現象不是一個瞬時過程,而是一個時間漸進的過程,需要時間和水之間的接觸。
舉個例子,你觸摸蠟燭火焰 0.5 秒鐘,你可能完全沒有感覺。但是你觸摸蠟燭火焰長達2秒,你會覺得燙。
把冷水倒進熱水裡,可以達到更好的混合效果,接觸面更大。
原因如下:冷水的密度比熱水的大(舉個例子你就知道了,10℃冷水的密度是999.7kg/m3;90℃ 熱水的密度是 965.3kg/m3。),因此,把冷水倒入熱水中時,密度較小的熱水會往上浮,密度大的冷水會往下沉,在這一過程中,冷水和熱水得以充分接觸,因此冷熱溫度達到平衡的時間快一些。
如果,你把熱水倒到冷水裡邊,如果你是慢慢的倒,那麼熱傳輸現象會發生在水面,或者說是兩種溫度的水交匯的地方,最終達到溫度平衡,不過這种放大更慢,因為它只是小分子之間的運動和混合。
如果你想做一個冷熱水密度的實驗,你可以這樣做。準備好兩個空瓶(瓶口必須一樣大小,其中至少得有一個不會因熱水變形或融化)、一張名片或厚紙、墨水。然後,在一個瓶中灌滿熱水(溫度得高些),再在裡面倒一些墨水以便區分,另一個瓶裡灌滿冷水。
接下來,把名片或厚紙緊貼在冷水瓶口,然後倒過來對接在熱水瓶的上面,小心不要使瓶裡的水灑出來。
最後,輕輕把名片或厚紙抽出,這時你會看到,黑色的熱水迅速升入清澈的冷水中。因為,熱水比冷水輕,與冷水相比,它的相對密度較小。
另外一種觀點卻相反,認為熱水倒入冷水,水溫會平衡的更快。如果你把冷水倒到熱水中,冷水會穿過熱水層(因為冷水密度比較大),然後會「塵埃落定」。
如果你倒入的是熱水,由於重力和運動速度,它會穿過冷水層,但是由於熱水的密度比冷水的小,熱水會再次反彈上來。也就是說,熱水與冷水的接觸一共來回兩次,接觸面更大,水溫達到平衡的時間更短,速度更加快。
你覺得是哪一種讓水涼的速度更快呢?冷水倒入熱水,還是熱水倒進冷水。當然了,如果非要說,用嘴吹比較快,應該也不會有人打你。