Hvordan relaterer ledningskonvektion og stråling til loven om bevaringsenergi, når man koger vand?

1. Energioverførselsmekanismer

* ledning: Varmeoverførsel gennem direkte kontakt. Varmekilden (f.eks. En komfur) overfører varme til gryden, og derefter overføres gryden varme til vandmolekylerne i direkte kontakt med den.

* konvektion: Varmeoverførsel gennem bevægelse af væsker. Når vandet i bunden af ​​gryden opvarmes, bliver det mindre tæt og stiger. Køler, tættere vand dræner for at tage sin plads og skabe en cirkulerende strøm, der distribuerer varme i hele vandet.

* Stråling: Varmeoverførsel gennem elektromagnetiske bølger. Selvom det er mindre signifikant i kogende vand sammenlignet med ledning og konvektion, forekommer der noget varmeoverførsel via infrarød stråling fra komfuret eller det omgivende miljø til gryden.

2. Lov om bevarelse af energi

Loven om bevarelse af energi siger, at energi ikke kan skabes eller ødelægges, kun omdannes fra en form til en anden. I kogende vand betyder det:

* Energiindgang: Styretten giver termisk energi (varme) til vandet.

* Energitransformation: Denne varmeenergi får vandmolekylerne til at vibrere hurtigere, hvilket øger deres kinetiske energi.

* Energiproduktion:

* faseændring: Når vandet opvarmes, går energien til at bryde bindingerne mellem vandmolekyler, hvilket får væsken til at gå over til en gas (damp). Dette kræver en betydelig mængde energi.

* varmetab: Noget energi går tabt til det omgivende miljø gennem konvektion og stråling, men dette er normalt en mindre mængde end den energi, der bruges til kogning.

3. Cyklussen

1. komfuret overfører varme til gryden (ledning).

2. Potten overfører varme til vandet (ledning).

3. Konvektionsstrømme distribuerer varmen over hele vandet.

4. vandmolekylerne absorberer varmen og øger deres kinetiske energi.

5. Når vandet når 100 ° C (212 ° F) ved standard atmosfæretryk, går energiindgangen til at bryde bindingerne mellem vandmolekyler, hvilket får det til at koge og blive til damp.

I det væsentlige opretholdes loven om energi, fordi den energi, der leveres af ovnen, omdannes til den kinetiske energi i vandmolekyler og den energi, der kræves for at ændre sin fase fra væske til gas. En lille mængde energi går tabt for miljøet, men flertallet bruges til at koge vandet.