Probleme fizică

Puteti posta si intrebarile sau curiozitatile voastre din domeniul fizicii.

Am asistat zilele trecute la o conversatie, pe urmatoarea tema foarte "intelectuala" :
In ce mod e diferit felul in care suflam in maini, in ciorba, etc? Atunci cand vrem sa ne incalzim sau sa ne racorim.

O profesoara de fizica a expediat repede subiectul. Poate nu avea chef de conversatie, nu neaparat ca nu ar fi stiut. Nu stiu. Ea a zis ca vara mainile ne sunt calde sau transpirate si, cand suflam, aerul ni se pare rece, pt ca e cald afara. Si iarna invers. Mi se pare o explicatie naiva. Poate o fi adevarata, nu stiu.

Primul raspuns la care m-am gandit eu atunci e acesta: cand suflam in supa sa se raceasca, de exemplu, marim suprafata de evaporare a lichidului si din acest motiv se raceste. Bineinteles, "imprastiem" si aerul cald care exista deja deasupra lichidului respectiv.

De asemenea, doamna respectiva spunea ca suflam in acelasi fel. Mi se pare evident ca nu. Nici eu nu as sti cum sa descriu, insa cand dorim sa ne incalzim la maini, doar fortam aerul cald, intr-un ritm moderat, sa iasa din plamani, cu muschii buzelor relaxati, si buzele nu foarte apropiate. Insa cand dorim sa ne racorim, suflam aerul cu putere, muschii buzelor sunt incordati, buzele evident mai apropiate.

Nu intentionam sa fac filosofie. Daca am reusit, mutati topicul in Poiana.
In concluzie, ma interesa atat procesul prin care ne incalzim sau ne racorim, cat si privind modul in care suflam aerul. Stiu ca sunt banale atatea detalii in acest post, insa mi se pare interesant modul in care fizica explica lucruri simple, legate de viata noastra cotidiana. Si voi reveni cu intrebari, in cazul in care se si ofera cineva sa raspunda.
Solicit ajutor de la cineva care se pricepe la fizica. Vreun pasionat pe-aici?

Edited by m3th0dman, 18 January 2009 - 19:25.

Când suflăm să răcim ceva, ținem buzele mai apropiate deci suprafață mai mică, presiune mai mare, viteză mai mare. Când suflăm ca să încălzim ceva, ținem buzele mai depărtate, suprafață mai mare, presiune mică, viteză mai mică, și iese mai mult aer cald deodată (cald din plămâni).

 m3th0dman, on Feb 17 2008, 16:49, said:

Suprafata cui e mai mica?
Si totusi cum anume reusim sa racim un lichid? Poate nu am inteles eu bine explicatia ta.

 blueunicorn, on Feb 17 2008, 16:11, said:

Suprafața pe unde iese aerul din gură.
Oricum ai sufla dacă apropii mâna de gură vei simți aer cald. Diferența este la o distanță cel puțin 5 cm de gură, de unde începi să simți răcoare, dacă sufi să răcești.
O explicație ar fi (nu știu dacă este corect) faptul că acolo unde sufli tu aerul cu putere, va fi mai mult aer (cel care  a fost înainte acolo + cel care îl sufli tu din plămâni), iar dacă este mai dens, va fi o temperatură mai mică care se va echilibra aproape instananeu.

Edited by m3th0dman, 17 February 2008 - 16:34.

 blueunicorn, on Feb 17 2008, 13:11, said:

când un lichid se evaporă are nevoie de căldură, cu cât evaporarea e mai rapidă cu atât lichidul se răcește mai tare.
tu când suflii în ciorbă pur și simplu împrăștii vaporii de ciorbă, rezultă că evaporarea se va petrece cu o viteză mai mare deoarece presiunea vaporilor scade(tu îndepărtând vaporii datorită suflului) - asta e o posibilă explicație.
a doua ar fi că dacă aerul care iese din gură este mai rece decât ciorba acest aer schimbă căldură cu ciorba răcind-o.

când ieși din mare vara plin de apă te răcești deoarece picăturile de apă se vaporizează luând căldură de la corp.
la restu mi-e lene să răspund bașca a trecut ceva vreme de la ultima tangență cu termodinamica de tipu ăsta și-n plus de asta-s doar în trecere p-acilea

edit: când sufli-n ciorbă vedem ce iese, da-ntrebarea se schimbă când te-apuci să suflii și-n iaurt

Edited by gigel de hohențolărn, 17 February 2008 - 16:53.

Eu personal nu vad nici o smecherie la problema cu racirea prin suflare. E pur si simplu vorba de numarul de molecule cu care lichidul (sa zicem) intra in contact. Cu cat trimiti mai multe molecule (jet de aer), cu atat agitatia termica a lichidului scade (sau creste, dupa caz - poti trimite si aer cald). Moleculele lichidului au contact cu moleculele de aer, cedeaza energie prin ciocnire si temperatura incepe sa scada. Cand sulfi in ciorba (si-n iaurt chiar), nu faci decat sa reimprospatezi moleculele cu care ciorba/iaurtul intra in contact. Cu cat sufli mai tare, cu atat vor fi mai multe molecule.

 Bean, on Feb 17 2008, 20:55, said:

De aici am inceput sa nu mai inteleg. Poti sa explici mai babeste, mai pe etape?
Mersi.

 blueunicorn, on Feb 17 2008, 19:34, said:

in ciorba, pe suprafata care are contact cu exteriorul, ai un numar relativ constant de molecule asupra carora tu sufli un curent de aer, alte molecule.

o molecula suflata de tine, dupa ce trece si prin aerul inconjurator (racindu-se la contactul/interactiunea cu alte molecule) se ciocneste de o molecula de ciorba, preia o parte din temperatura acesteia si se indeparteaza.

cum procesul se repeta cu o cantitate de aer destul de mare, parte din energia ciorbei se pierde astfel mult mai rapid dcat normal

aditional, evaporarea este un alt proces care produce racirea lichidului implicat, evaporarea fiind unul din cele mai eficiente sisteme de racire

 blueunicorn, on Feb 17 2008, 19:34, said:

Pai, imagineaza-ti ca la suprafata de contact dintre lichidul fierbinte exista niste molecule care "danseaza" (sunt agitate...termic). In conditiile in care nu se sufla aer, ele se ciocnesc de moleculele de aer din imediata vecinatate a lichidului. Cedeaza energie (la fel cum o bila de biliard cedeaza energia la ciocnirea cu o alta bila). Altele mai si parasesc lichidul (care se evapora de fapt). Dar ele se mai ciocnesc si de moleculele de pe stratul inferior (sa zicem, desi nu exista straturi) din lichid, si in felul asta exista o tendinta de echivalare a energiei (temperaturii). Cu cat exista mai multe molecule de aer la suprafata de contact, cu atat moleculele lichidului sunt nevoite sa cedeze energie si sa se "potoloeasca". Insa vin cele din "stratul" inferior care le lovesc, cedeaza si acelea un pic de energie si se "potolesc" ele. Usor, usor, temperatura scade (scade agitatia termica).
Deci ideea (asa cum o vad eu) se rezuma la cedare de energie. Trimitand foarte multe molecule de aer (sufland), lichidul cedeaza energie acestora la contact (sunt ciocniri intre molecule) si are loc o egalizare globala a temperaturii/energiei cinetice. Cu cat sunt mai multe molecule de aer, cu atat moleculele din lichid sunt nevoite sa efectueze un lucru mecanic mai mare. Ele cedeaza energie "in fata" (la suprafata de contact) si primesc energie din spate ("stratul" inferior), cele din spate au acum mai putina energie si mai fura si ele la randul lor energie de la cele si mai din spate ("linistindu-le") iar in timp energiile se egalizeaza.
Probabil ca daca vizualizezi procesul pe straturi, atunci incepe sa para mai clar.

LE: pentru lamurire, mai trebuie spus ca temperatura este de fapt agitatie moleculara. O temperatura ridicata denota o agitatie mare a moleculelor (asa se explica si evaporarea sau starile materiei: cu cat incalzesti mai tare un corp, cu atat legaturile dintr molecule se vor slabi, el va deveni lichid, apoi gaz - energia moleculelor este mult prea mare pentru a le permite acestora sa formeze structuri stabile, aka e prea puternica pentru fortele de atractie inter-molecuare).
In cazul ciorbei, moleculele de aer sunt mai putin agitate decat cele din ciorba (temperatura mai scazuta). Echivalarea temperaturilor este de fapt echivalarea energiilor. La un moment dat moleculele din ciorba se vor "potoli" tot cedand energie moleculelor de aer, si vor ajunge sa aiba o agitatie similara cu cele din aer. Astfel transferul caloric a avut loc si temperaturile s-au egalizat. Timpul de transfer scade proportional cu numarul de molecule de aer trimise spre ciorba (aka mai multa energie cedata pe unitatea de timp, caci sunt mai multi "candidati" din aer care vin sa ia energie).

Edited by Bean, 17 February 2008 - 20:06.

Wow, acum chiar ca am inteles. Thanks everybody.

Mai ramane sa-mi explicati cum e cu suflatul.
Cum anume suflam in mod diferit cand dorim sa ne incalzim mainile sau sa ni le racorim?

LE. Abia acum incep eu sa-mi dau seama de ce-mi place aria Stiinta.   Pot sa va invidiez pentru aria pe care o moderati?  

Edited by blueunicorn, 17 February 2008 - 20:05.

 blueunicorn, on Feb 17 2008, 20:02, said:

Treaba cu suflatul o vad astfel: noi avem o anumita temperatura. Cand scoti aer (la sa zicem 37 grade) exista doua metode. Daca-l scoti lejer, scoti mai mult/secunda decat daca sufli cu buzele tensionate.
Fa un experiment: trage aer in piept, ia-ti inimia in dinti (dar nu musca prea tare, ca te "ranesti" si ar fi pacat, ca si-asa esti "blue" ) si in prima faza fa o suflare cu buzele ascutite. O sa vezi ca iti va lua mai mult timp sa-l expiri decat daca l-ai sufla doar tinand gura relaxat deschisa. De aici deduci ca la varianta cu buzele tuguiate, iese mai putin aer/secunda (jet mai subtire, dar mai dens pe unitatea de suprafata) iar in varianta cu suflarea fara tensionare (ca si cum ai vrea sa-ti incalzesti mainile) iese mai mult aer/secunda (jet mai gros, debit mai mare). Stiind astea, iti dai seama ca jetul subtire va fi mai repede racit de aerul din vecinatatea gurii decat jetul mai gros. In acest fel, la sa zicem 10 cm de gura, jetul subtire va ajunge acolo avand o temperatura mai mica decat jetul mai gros. Totul se rezuma la suprafata de contact dintre jetul suflat si aerul din exterior, ce-l inconjoara.

Mai este vorba si de presiune. Cu cat ai o presiune mai mare pe un gaz, cu atat il vei raci mai repede. In varianta in care ai buzele tuguiate si sufli aer, moleculele de gaz din plaman vor fi nevoite sa treaca printr-un mic orificiu, adica de fapt vor suferi o presiune la trecere, aka se vor raci (le va scade agitatia termica, deoarece se inghesuie multe sa iasa). Coroborat cu explicatia de mai sus, rezulta ca aerul suflat tinand buzele tuguiate, va iesi ceva mai rece decat aerul suflat cu buzele relaxate.

Edited by Bean, 17 February 2008 - 22:56.

De-as posta eu toate nelamuririle pe care le am in domeniul fizicii as umple cateva pagini pentru ca una e sa memorez chestii si sa le intuiesc intelesul si alta sa le inteleg cu adevarat.
Deci, ma abtin deocamdata.
Oricum, buna ideea cu acest topic, blueunicorn.

As vrea sa fac o comp[letare la chestia cu suflatul. Cum a zis si Bean, conteaza viteza cu care iese aerul din plamani. In momentul cand sufli sa-ti incalzesti mainile iti trebuie ae la temperatura mai mare si la viteza mica, astfel incat sa cedeze o parte din caldura mainilor tale.

Daca vrei sa le racesti sufli cu viteza mai mare. Astfel vei indeparta aerul cald care a intrat in contact cu pielea si s-a incalzit de la ea, locul acestuia fiind luat de aerul mai rece din exterior, de unde si senzatia de racire.

Cat despre suflatul in ciorba, n-as vrea sa deschid un flame, dar dupa capul meu schimbul termic cu moleculele aerului conteaza estul de putin, deoarece aerul are densitatea de vreo mie de ori mai mica decat ciorba, iat diferenta de temperatura e relativ mica. Principalul motiv pentru care ciorba se raceste este evaporarea, care cere absorbtia de caldura, dupa cum zicea cineva mai sus. Motivul pentru care se intensifica evaporarea este acesta: fiecare lichid are o anumita presiune de vapori, care depinde de temperatura. Lichidul se evapora pana cand presiunea vaporilor de deasupra sa egaleaza aceasta presiune de vapori. Daca indepartam vaporii de deasupra ciorbei sufland in ea (si aici conteaza in primul rand viteza aerului, cu cat mai mare cu atat mai bine) stimulam evaporarea lichidului si astfel racirea lui. Din acelasi motiv rufele se usuca mai repede daca afara bate vantul.

Sper ca am explicat destul de clar :D

 pufonel, on Feb 17 2008, 22:40, said:

Evaporarea este procesul prin care moleculele parasesc lichidul, deoarece au o energie cinetica foarte mare. Eu nu neg rolul evaporarii, dar oricum ai da-o, evaporarea se leaga tot de moleculele din aer si de contactul acestora cu lichidul incalzit.
Fie urmatorul rationament: daca evaporarea depinde de fluxul de aer proaspat (nesaturat) aflat deasupra lichidului, imagineaza-ti ca sufli un jet de aer ce are aceeasi temperatura cu cea a ciorbei. Ce zici, se raceste la fel de repede ca si cum ai sufla cu aer rece? Si daca nu, atunci nu cumva vorbim de un transfer termic (schimb de energie cinetica)?

Edited by Bean, 17 February 2008 - 22:32.

 caroline_hi, on Feb 17 2008, 21:34, said:

Hai, Mihaela, posteaza o intrebare. Oricum, nici eu, nici tu, n-o sa ajungem prea repede la a doua intrebare. Se pare ca dureaza cateva pagini pana lamurim si un singur lucru. Multumesc mult publicului pentru interes. In sfarsit incep sa inteleg si eu cate ceva. Nu ma gandeam c-o sa ma bage careva in seama.
Hei, astia ultimii doi... Iar o dati pe termeni tehnici si nu mai pricep.

 Celestin, on Feb 17 2008, 19:46, said:

exact.   preia o parte din temperatura unei molecule - și când te gândești că eu știam că temperatura e o un parametru intensiv, dar ce să-i faci...

dacă în aer vaporii de ciorbă sunt saturanți posă suflii până-n pânzele albe că n-o răcești.

 gigel de hohențolărn, on Feb 18 2008, 14:43, said:

nu inteleg .. trebuia sa enunt al doilea principiu si sa descriu cum 2 sisteme termodinamice puse in contact isi egalizeaza energia? si da, temperatura este un parametru intensiv dar sistemele sunt departe de a fi perfecte, pe langa temperatura mai exista o gramada forte care actioneaza cand sufli peste o farfurie de ciorba.

..iar vaporii aia saturati exista intr-o oala minune ca deasupra unei farfurii, la prima adiere au disparut

moleculele nu au temperatură - au viteză.