Debe comprender la teoría básica del calor:
La temperatura de un cuerpo o sistema está determinada por la energía cinética promedio de sus partículas (átomos o moléculas). Cuando la temperatura aumenta, eso significa que las partículas se mueven más rápido. Cuando una partícula que se mueve rápidamente golpea una partícula que se mueve más lentamente, se transfiere algo de energía cinética de la más rápida a la más lenta.
Cuando pones una cacerola de agua fría en una estufa caliente, las moléculas del fuego o elemento calefactor de la estufa tienen mucha más energía cinética que las de la cacerola o el agua. Las partículas rápidas del quemador siguen colisionando con las partículas más lentas de la superficie de la sartén, lo que le da a esas partículas más energía cinética. Estas partículas transfieren energía a las partículas a su alrededor. Pronto las partículas (átomos de acero o aluminio, por ejemplo) de la bandeja que están en contacto con las moléculas de agua dentro de la bandeja comienzan a dar a esas moléculas de agua más energía cinética. Algunas de las moléculas de agua ahora se mueven más rápido y comienzan a transferir su energía cinética a las que se mueven más lentamente. Eventualmente, la energía cinética promedio de las partículas atómicas del sistema de agua salada ha aumentado mucho debido a la entrada de la estufa. Ahora, vemos que sucede algo interesantemente diferente: los enlaces entre las moléculas de agua que habían mantenido el H2O en forma líquida, para las moléculas que se mueven más rápido, ya no son lo suficientemente fuertes como para mantener las moléculas juntas. Esas moléculas con la energía cinética más alta se separan de la multitud líquida y se convierten en moléculas de gas independientes. Debido a que había mucha energía que mantenía unidas esas moléculas, la ruptura en realidad las ralentiza. Es por eso que, a medida que el agua hierve, la temperatura del agua se mantiene en 100 grados centígrados. Una gran cantidad de energía debe continuar ingresando al sistema para mantener el agua hirviendo, pero esa energía está rompiendo los enlaces entre las moléculas en el estado líquido para que las moléculas puedan separarse en el estado gaseoso. (Es como romper cada pequeña molécula de la prisión: tienes que romper las barras de cada celda de la cárcel para liberarlas a todas).
La respuesta corta es que se necesitaría una fuerte sacudida en un sistema muy bien aislado (donde la energía cinética agregada por la sacudida no se perdería en el aire circundante) para que el agua hierva, pero en teoría, es posible.
Se dice que las moléculas en el agua hirviendo se mueven más rápido que las del agua fría, ¿eso significa que el agua puede hervir con solo agitar el recipiente? Si no, ¿por qué?
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No creo que sea posible para los humanos hacer esto manualmente.
Cuando agitas el recipiente, le agregas energía. Pero realmente no puede llevarlo a su punto de ebullición sacudiéndolo, porque los humanos realmente no podrán sacudirlo a una velocidad tal que gane suficiente energía para llegar a su punto de ebullición.
James Joules demostró que el trabajo realizado sobre el agua aumenta su temperatura.
El trabajo que realiza en el contenedor (sacudiéndolo) se convertirá en la energía cinética de las partículas y, por lo tanto, aumentará su temperatura. También deberá minimizar las pérdidas de energía en los alrededores.
Como puede ver, sacudir no es un método realmente eficiente de transferir energía.
En conclusión, es teóricamente posible.
Estoy bastante seguro de que todo lo que he dicho anteriormente es correcto.
Probablemente, con un agitador mecánico y una botella termo bien diseñada.
Podrías llevar un poco de agua fría a la tienda y ponerla en una mezcladora de pintura, si te dejan correrla tanto tiempo. Tal vez envíe esto a los destructores de mitos.
Para los seres humanos, reventados.
El movimiento de la sacudida se coordina en una dirección, pero la simetría que rompe la turbulencia genera cizalladura dentro del líquido, lo que conduce a un calentamiento viscoso. Esto es exactamente lo que sucede cuando las olas rompen en una playa, calientan el agua. La ley de enfriamiento de Newton le dice que la pérdida de calor aumenta con la temperatura, por lo que, como dice correctamente Michael Yu, se requiere aislamiento. Supongamos que usa una botella termo.
Entonces todo se reduce al equilibrio de potencia, que es vatios.
La eficiencia muscular humana es de alrededor del 20%, lo que significa que su potencia de entrada debe ser al menos 5 veces la potencia para mantener el aumento de temperatura en el matraz.
La energía del sonido se genera porque necesitamos un espacio libre para generar turbulencias, pero creo que sería una pérdida de potencia insignificante (¿menos de nanovatios / msq?), Aunque debería calcular unos 15 dB para asegurarme sobre el área del matraz. Los mejores matraces en el mercado pierden aproximadamente diez grados por el agua casi hirviendo en un lapso de tiempo de cinco horas, por lo que me temo que la pérdida de potencia del matraz no se puede mantener sacudiendo los marcos de tiempo del maratón, y mucho menos el cuerpo humano y la temperatura alcanzaría un máximo considerablemente menor que la ebullición.
Ciertamente, este debería ser un deporte nuevo en el libro de récords Guiness.
Aquí hay una respuesta más termodinámica / matemática (salte al final para los números reales) …
Supongamos que el agua está en una caja herméticamente sellada, perfectamente aislada. Entonces se aplica la siguiente ecuación:
dU = dQ + dW,
o un cambio en la energía interna (U, o calor) del agua es igual al flujo de calor interno (Q) neto más cualquier trabajo (W) realizado en el agua. Como nuestra caja está perfectamente aislada, dQ = 0. Entonces, podemos simplificar a:
dU = dW.
El cambio en la cantidad de calor en el agua (dU) está relacionado con el cambio de temperatura (dT) a través de la capacidad de calor de volumen constante (Cv). Utilizamos la capacidad de calor de volumen constante ya que el tamaño de la caja no cambia. Podemos usar esto para reescribir la ecuación en:
m * Cv * dT = dW, donde m es la masa de agua y Cv es la capacidad calorífica.
Esta es una ecuación que le indicará cuánto se calentará una caja de agua cuando se realice una gran cantidad de trabajo mecánico. Digamos que queremos elevar 1Kg de agua de 0C a 100C. Dado que un Cv promedio de agua es de 4.2 Julios por gramo por C, obtenemos:
1,000g * 4.2J / (g * C) * 100C = 420,000J de trabajo, o 100Kcal.
100Kcal es la cantidad de energía alimentaria que la persona promedio quemará en el proceso de correr unos 2 kilómetros (1.25 millas).
Entonces, dada una caja perfectamente aislada con agua adentro, * podría * hervir agua sacudiéndola, pero la estaría agitando durante … varias horas sin parar. Tenga cuidado de no sobrecargar ese brazo. 😉
Sí, obviamente, de acuerdo con el experimento de Joules.
El experimento de Joules demuestra que el trabajo se puede convertir en calor.
Su experimento es agitar agua usando un agitador.
La cantidad de calor producida por el agua depende de la cantidad de trabajo que haya realizado en ella. agitando la botella.
La ebullición representa el suministro directo de energía a través de la convección.
Puedes hacer vibrar el contenedor. Tenía un limpiador ultrasónico en el trabajo. Es prácticamente un tanque de metal lleno de agua y unos pocos altavoces fusionados en el fondo del tanque. Esos altavoces generaron sonidos de barridos y chirridos de 3–33 kHz, un poco más rápido de lo que el agua puede vibrar.
Eso podría subir a 70 ° C.
Exactamente solo que necesita agitar el recipiente a velocidad ultrasónica (es decir,> 20000 hz) ya que durante la ebullición le da energía a las moléculas en forma de calor mientras la sacude cuando le da calor en forma de movimiento mecánico, por ejemplo, un atomizador de cierto dispositivo que puede crean vapores cuando se ponen en agua … usan el mismo principio de velocidad ultrasónica
Sí, puedes hacerlo agitando el contenedor. Si puede proporcionar tal movimiento que realmente pueda reconocer el cambio en la temperatura, puede sacudirlo y hervirlo.
Si lo agita rigurosamente, podemos observar pequeños cambios de temperatura con equipos avanzados.
Teóricamente sí, como lo ilustran otras respuestas. Pero prácticamente será casi imposible en una configuración sencilla de hogar / laboratorio porque no podrá suministrar suficiente energía para superar las pérdidas.
Agitar o agitar el agua con una paleta elevará su temperatura. Ese es uno de los experimentos más famosos realizados por Robert Joule para mostrar que el calor y el movimiento mecánico son formas de energía y tienen una estrecha relación matemática entre sí. Por favor vea James Prescott Joule
Si James Bond hubiera hecho el experimento, habría sacudido el agua pero no la habría agitado.
Sí, pero debes sacudirlo a un ritmo que es imposible para un humano.
A temperatura ambiente, las moléculas se mueven a 500-700 m / s.
Entonces, el temblor tiene que suceder a una velocidad muy alta para hervir agua, un humano solo puede elevar la temperatura una pequeña cantidad.
James Joule demostró que la energía mecánica podría convertirse en calor utilizando un sistema de paletas impulsado por la caída de pesas.
Creo que se debe a la ley de la termodinámica, si mal no recuerdo. La razón por la cual la olla hierve y la botella no se debe a la rápida expansión de las moléculas frente a la excitación de las moléculas.
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