杯裝奶茶流行已久,只要用開水一沖,一杯濃濃的奶茶便可以品嘗了。可是心急喝不了熱奶茶,怎樣才能使奶茶以最快的速度冷卻下來呢?這問題看似簡單,可還是需要一定的物理知識才行哦!
液體的冷卻主要和液體與環境的溫差大小、汽化情況(揮發性)、杯子材料的導熱系數以及散熱面積等因數有關。奶茶不是揮發性液體,再加上在給定的環境中,奶茶杯子的導熱系數和散熱面積是個定量。因此,在熱奶茶冷卻的過程中,主要通過液體蒸發和杯壁的散熱來降溫的。影響液體蒸發快慢的因素主要有環境溫度、濕度,液體表面積的大小、液體表面上的空氣流動速度等。環境溫度越低(液體溫度越高)、濕度越小、風速越大、氣壓越低,液體的蒸發量就越大,汽化帶走的熱量越多,液體冷卻越快:反之,蒸發量就越小,汽化帶走的熱量越少,液體冷卻越慢。
由于給定的奶茶的表面積,以及奶茶表面上的空氣溫度流動速度是一定的,因此,液體的溫度在此過程中是至關重要的因素。液體的溫度越高,分子運動最強,蒸發越快,從杯里帶走的熱量越多。因此,在剛開始的一段時間內,奶茶溫度最高,最易于奶茶的蒸發。所以,要讓熱奶茶先放置一段時間,讓它最大程度地釋放出自己的熱量。同時,保持與環境較高溫差,有利于熱量更多地通過杯壁散失到空氣中,加快杯內奶茶的降溫。因為熱傳導的實質是能量從高溫物體向低溫物體轉移的過程,發生熱傳遞的唯一條件也是物體之間存在溫差,溫差越大,熱傳遞越快。在最初的時間內,奶茶的溫度最高,向周圍環境傳遞熱量最快。
所以,開始先讓奶茶保持較高的溫度,因為內外溫差越大,散熱效果越好。5分鐘后,再在奶茶中加冷牛奶,利用熱傳遞使其再次降溫。如果在熱奶茶中先加冷牛奶,溫度是降低了,但隨后向環境傳遞的熱量就會減少,因為環境溫差減小