Was ist heißer, 100 °C heißes Wasser oder 100 °C heißes Öl?

Tatsächlich ist die Temperatur in der Mechanik eine Belastung, die wir Temperaturbelastung nennen. Es wird hauptsächlich durch thermische Ausdehnung und Kontraktion verursacht, die zu Änderungen der inneren Spannung der Struktur führt. Ich habe auch viele Artikel zum Thema Hitzestress geschrieben. Bei Interesse können Sie danach suchen. Also habe ich auch auf diese Frage meine eigene Antwort. Obwohl bei diesem Problem die Temperaturen von Wasser und Öl jeweils 100 Grad Celsius betragen, ist die pro Zeiteinheit übertragene Wärme aufgrund der unterschiedlichen Konvektionswärmeübertragungskoeffizienten unterschiedlich. Je mehr Wärme pro Zeiteinheit übertragen wird, desto schneller spürt der menschliche Körper die Wärme . Ist es also Wasser oder Öl?

1.Was ist Temperatur?

Ich habe eine seltsame Frage gefunden. Obwohl viele Leute darauf geantwortet haben, hat keiner von ihnen klar erklärt, was Temperatur ist. Vielleicht dachten sie, die Temperatur sei zu grundlegend. Wenn Sie die Temperatur jedoch nicht kennen, können Sie die Wärmeübertragung unten möglicherweise nicht fortsetzen.

Wissen Sie, die Temperatur wird eigentlich von uns Menschen bestimmt. Früher glaubten die Menschen, dass hohe Temperaturen Verbrennungen und niedrige Temperaturen Erfrierungen verursachen würden. Zur Messung haben Wissenschaftler einen Temperaturstandard definiert. Die Temperatur von kochendem Wasser beträgt 100 °C, die Temperatur einer Eis-Wasser-Mischung 0 °C. Dies ist die Definition der Celsius-Temperaturskala. Die Temperaturänderungen im Jahresverlauf sind unser intuitivstes Gefühl, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Im obigen Bild ist eine andere Temperaturskala zu sehen, die Fahrenheit-Skala, die ebenfalls eine gebräuchlichere Temperaturskala ist und hauptsächlich von Amerikanern verwendet wird. Darüber hinaus ist die Kelvin-Temperaturskala, auch thermodynamische Temperaturskala K genannt, die bekannteste Temperaturskala in der Wissenschaft. Neben diesen Temperaturskalen gibt es, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, noch viele weitere Temperaturskalen, zwischen denen Umrechnungsbeziehungen bestehen.

Wenn wir von der Kelvin-Temperaturskala sprechen, müssen wir hier erwähnen, dass der absolute Nullpunkt die Temperatur ist, die K=0 entspricht. Tatsächlich war dieser absolute Nullpunkt schon immer eine gottähnliche Existenz, zu der man nur aufschauen, die man aber nicht erreichen kann . Ich bin einmal einem Beitrag eines hohen Tiers in einer Frage-und-Antwort-Runde zur absoluten Temperatur gefolgt, in dem es um die Frage ging: „Wie misst man die absolute Temperatur?“ Infolgedessen wurde ich von vielen Leuten angegriffen. Tatsache ist: Wenn etwas nicht erreicht werden kann, kann es sicherlich nicht gemessen werden.

Zurück zum Thema: Der absolute Nullpunkt ist eigentlich die Temperatur, bei der die Teilchen im Inneren eines Objekts ruhen. Auf Makroebene können Objekte stillstehen oder sich bewegen. Auf mikroskopischer Ebene sind die Teilchen, aus denen ein Objekt besteht, immer in Bewegung (siehe Abbildung oben) , und wo Bewegung ist, ist Energie. Aus makroskopischer Sicht ist die durch die Partikelbewegung ausgedrückte Energie die innere Energie des Objekts. Ein Maß für die innere Energie ist die Temperatur. Daher gibt die Temperatur auf makroskopischer Ebene die Wärme oder Kälte eines Objekts und auf mikroskopischer Ebene die Intensität der molekularen Wärmebewegung innerhalb des Objekts an.

2. Wie misst man die Zeit zur Wärmeübertragung?

Da die Temperatur ein Maß für die thermische Bewegung von Molekülen innerhalb eines Objekts ist, sollte die thermische Bewegung von Molekülen innerhalb verschiedener Objekte ähnlich sein, solange die Temperatur gleich ist. Wenn wir Instrumente verwenden, um die vom Fragesteller erwähnten 100 °C für Wasser und Öl zu messen, beträgt die erreichte Temperatur offensichtlich 100 °C. Wenn Sie jedoch vorsichtig sind und das von Ihnen verwendete Thermometer auf dem Prinzip der Wärmeleitung basiert, werden Sie feststellen, dass sich die Thermometer unterschiedlich schnell erwärmen. Das heißt, unterschiedliche Materialien (Flüssigkeiten) übertragen Wärme unterschiedlich.

Vor ein paar Tagen habe ich das Kochen von Wasser in einer verschlossenen Glasflasche berechnet. Bei der Berechnung wurde ein physikalischer Parameter verwendet. Der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient von kochendem Wasser beträgt 2500 W/m²K. Diese Daten geben die pro Flächeneinheit übertragene Wärmemenge an, wenn sich die Temperatur um 1 K ändert . Der Konvektionswärmeübertragungskoeffizient von Luft beträgt etwa 8 W/m²K, was ein sehr kleiner Wert ist. Dies bedeutet, dass sich Objekte in Wasser und Luft bei derselben Temperatur von 100 °C mit deutlich unterschiedlicher Geschwindigkeit erhitzen. Je höher der Konvektionswärmeübertragungskoeffizient, desto schneller ist die Wärmeübertragungsrate . Dieser Koeffizient hängt eng mit der Temperatur und der Durchflussrate zusammen und stellt keine proportionale Beziehung dar, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Bei 100°C hat das Öl noch nicht angefangen zu sieden. Laut den Daten liegt der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient von Öl zwischen 50 und 1500 und ist damit viel niedriger als der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient von Wasser. Dies bedeutet, dass die Temperatur des gleichen Objekts im Wasser schneller ansteigt, wenn es in 100 °C heißes Wasser und Öl getaucht wird.

Der menschliche Körper fühlt sich heiß an, weil nach der Wärmeübertragung auf den Körper die Wärme pro Flächeneinheit den vom Körper erträglichen Bereich überschreitet und die lokale Körpertemperatur zu hoch ist. Unter den gleichen Umständen steigt die Temperatur eines menschlichen Körpers in 100 °C heißem Wasser schneller an und die Wärme wird schneller übertragen, sodass der Schmerz früher spürbar wird und die Folge ist, dass es stärker schmerzt.

3. Zusammenfassung

Unter gleichen Bedingungen liegen die konvektiven Wärmeübertragungskoeffizienten von Wasser und Öl auf unterschiedlichen Niveaus, und der konvektive Wärmeübertragungskoeffizient von Wasser ist viel größer als der von Öl. Je schneller ein Objekt Wärme im Wasser überträgt, desto schneller steigt seine Temperatur. Der menschliche Körper spürt die Wärme im Wasser schneller, und das Ergebnis ist, dass 100 °C heißes Wasser „heißer“ ist.