Kühlt oder erhitzt sich Wasser schneller?

Hallo,

folgende Voraussetzungen:

Raumtemperatur: 20 Grad

Identisches Glas gefüllt mit der selben Menge Wasser:

1. Das Wasser hat eine Temperatur von 10 Grad
2. Das Wasser hat eine Temperatur von 30 Grad

Frage: In welchem Glas wird die Wassertemperatur schneller 20 Grad erreichen? Also erhitzt oder kühlt sich Wasser schneller ab?

Answer 1

[freejack75]

es erreichen beide theoretisch nie 20° C, da es ein asymptotischer Prozess ist.

Das Angleichen der Temperatur hängt sehr stark von der Temperaturdifferenz ab, daher ist es fast gleich schnell.

Jedoch nur fast, da das warme Wasser durch Verdunstung zusätzlich Energie verliert.

Comments

[zwerk]

"es erreichen beide theoretisch nie 20° C, da es ein asymptotischer Prozess ist."

Das ist ja zunächst mal nur ein mathematisches Modell, das bei sehr kleinen Temperaturdifferenzen vermutlich seine Gültigkeit verliert (Quantelung?).

[freejack75]

@zwerk

ja, das stimmt. Jedoch hat es schon eine praktische Bedeutung: du musst eine sinnvolle Rest-Differenz (5 K, 1 K, 1/10 K, ... ?) angeben, und da kommen dann ganz unterschiedliche Zeiten heraus.

Answer 2

[atoemlein]

Wenn die Gläser gedeckt sind, dann sind beide gleich schnell gleich nahe an 20°.

Wenn die Gläser offen sind, wird das warme messbar schneller auf 20,1° sein als das Ander auf 19,9°, weil es durch das Verdunsten mehr Energie und auch Wassermenge verliert als das kühle.

Answer 3

[ant8eart]

die Versuchsbedingungen sind nur scheinbar identisch. Auch durch Konvektion der Luft verliert das warme Wasser schneller Energie. Bei kaltem Wasser bildet sich wohl eine Art Isolationsschicht an der Oberfläche.

Grundsätzlich besteht keine bevorzugte Energieflußrichtung.

Answer 4

[PeterJohann]

Das warme Glas müsste schneller abkühlen, weil ein Teil der Energie als Wärmestrahlung (siehe Stefan-Boltzmann-Gesetz) abgeführt wird. Genaugenommen müsste man den Wärmestron berechnen (abgestrahlte gegen aufgenommene Energie), aber das wird mir zu kompliziert. Überschlagsmäßig sollte der Wärmestrom vom warmen Glas aber größer sein als zum kalten Glas.

Dazu käme noch, dass je kalte Flüssigkeit eher Schichtungen bilden die einen Wärmetausch verzögern; dies könnte man durch einen Magnetrührer ausgleichen, dann wäre nur noch der Wärmetrom ala Boltzmann relevant.