Mască fiartă; (corecția exercițiilor); curiozitate
Continuitate educațională - Această postare prezintă cheia de răspuns pentru exercițiul E.M.I.S (educație media și informații științifice) oferit pe 27 aprilie 2020 pe acest blog.
Într-un astfel de subiect, un răspuns bun la exerciții trebuie făcut de la caz la caz, în funcție de resursele găsite de persoana care a preluat provocarea. Idealul este să poți da sfaturi cu privire la metodologia de cercetare ... dar, din păcate, nu pot scrie un articol care să comenteze toate căile tale individuale. !
Mască fiartă, mască futută (fix)
Memento: ne-au interesat întrebările unui tip care dorea să-i sterilizeze masca de stofă când vine acasă noaptea, pentru a elimina orice prezență a SARS-CoV-2, virusul responsabil pentru COVID-19. Tipul nostru nu are mașină de spălat și nu vrea să distrugă țesătura măștii sale postilane artizanale. Tipul a auzit că spălarea unei măști la 60 ° C timp de o jumătate de oră cu leșie ucide virusul. El și-a spus că scufundând o mască la 70 ° C timp de zece minute într-un termos, chiar și fără detergent, „da”. Acasă are un ceainic electric (care mărește apa la 100 ° C) și un robinet (apă la temperatura camerei, 20 ° C).
Întrebarea nr. 1: Ce calcul permite să se cunoască temperatura unui amestec de două lichide ?
Dacă nu ați văzut niciodată această formulă în desfășurare (sau dacă nu sunteți complet încrezători în memorie), o mică interogare pe motorul de căutare la alegere cu cuvintele cheie „calculul temperaturii amestecă două lichide” vă aduce la o mulțime de resurse consecvente între ele, în jur calculele transferului de căldură. Al doilea sau al treilea răspuns de pe Google se referă, de exemplu, la o pagină a site-ului „edițiile Élisabeth”, care prezintă calculul (partea dreaptă a paginii) și chiar oferă un program care automatizează calculul menționat (mijlocul paginii).
Într-o incintă care este perfect izolată din exterior, cantitatea de căldură Q₁ transferat de cel mai fierbinte lichid corespunde cantității de căldură Q₂ câștigată de cel mai rece lichid. Î₁ = Q₂
Q₁ = masa lichidului 1 x capacitatea termică a lichidului 1 x (temperatura inițială a lichidului 1 - temperatura finală)
Q₂ = masa lichidului 2 x capacitatea termică a lichidului 2 x (temperatura inițială a lichidului 2 - temperatura finală)
Deoarece Q₁ = Q₂, ajungem la echivalența:
masa lichidului 1 x capacitatea termică a lichidului 1 x (temperatura inițială a lichidului 1 - temperatura finală) = masa lichidului 2 x capacitatea termică a lichidului 2 x (temperatura inițială a lichidului 2 - temperatura finală)
Sau, pentru a simplifica scrierea:
m. c₁. (ti₁ - tF) = m₂. c₂. (tF - ti₂)
Este greu de găsit formula care dă tF (temperatura finală):
(m₁. c₁. ti₁) - (m₁. c₁. tF) = (m₂. c₂. tF) - (m₂. c₂. ti₂)
(m₁. c₁. ti₁) + (m₂. c₂. ti₂) = (m₁. c₁. tF) + (m₂. c₂. tF)
(m₁. c₁. ti₁) + (m₂. c₂. ti₂) = tF x (m₁. c₁ + m₂. c₂)
[(m₁. c₁. ti₁) + (m₂. c₂. ti₂)]/(m₁. c₁ + m₂. c₂) = tF
Dacă nu știți ce capacitate termică este aici, este în regulă. Pentru două lichide de natură identică (cum este cazul aici, deoarece apa este amestecată cu apă), aruncați o privire bună la ceea ce se întâmplă.
Deoarece: capacitatea termică a lichidului 1 = capacitatea termică a lichidului 2 = capacitatea termică a apei cₑₐᵤ
tF = [(m₁. c₁. ti₁) + (m₂. c₂. ti₂)]/(m₁. c₁ + m₂. c₂)
tF = [(m₁. cₑₐᵤ. ti₁) + (m₂. cₑₐᵤ. ti₂)]/(m₁. cₑₐᵤ + m₂. cₑₐᵤ)
tF = cₑₐᵤ [(m₁. ti₁) + (m₂. ti₂)]/cₑₐᵤ (m₁ + m₂)
tF = [(m₁. ti₁) + (m₂. ti₂)]/(m₁ + m₂)
Și iată-ne !
FYI, capacitatea de căldură (sau capacitatea de căldură) a unui corp este o cantitate care măsoară „energia care trebuie să i se transfere pentru a-și crește temperatura cu un grad Celsius” (sau un grad Kelvin). Această cantitate permite, de asemenea, „să cuantifice posibilitatea ca acest corp să absoarbă sau să restabilească energia prin schimb de căldură în timpul unei transformări în care temperatura sa variază”. Mulțumesc Wikipedia 🙂
Întrebarea nr. 2: Tipul a pus 50 cL de apă în ceainic și a adus-o la 100 ° C. Ce volum de apă de la robinet trebuie să adauge pentru a obține apă la 70 ° C toate bateriile ?
Să luăm formula simplificată: tF = [(m₁. ti₁) + (m₂. ti₂)]/(m₁ + m₂)
Ei bine, străinul nostru este m₂. Sau mai degrabă v₂ (volumul de apă de adăugat). Știind că masa unui litru de apă este un kilogram, vom avea echivalența: vₑₐᵤ (în L) = mₑₐᵤ (în kg), ceea ce este încă foarte practic.
Apa de la robinet este la temperatura camerei (dacă circuitul de alimentare cu apă este exterior, temperatura camerei este în afara casei de tipul nostru). Pentru a simplifica calculele, vom lua valori simple și vom considera că temperatura ambiantă ti₂ este de 20 ° C.
tF = [(m₁. ti₁) + (m₂. ti₂)]/(m₁ + m₂)
tF. (m₁ + m₂) = m₁. ti₁ + m₂. ti₂
tF. m₁ + tF. m₂ = m₁. ti₁ + m₂. ti₂
tF. m₂ - m₂. ti₂ = m₁. ti₁ - tF. m₁
m₂ (tF - ti₂) = m₁ (ti₁ - tF)
m₂ = m₁ (ti₁ - tF)/(tF - ti₂)
v₂ (în L) = m₂ (în kg)
v₂ = 0,5 (100 - 70)/(70 - 20)
m₂ = 30 cL
Adăugând 30 cL de apă la 20 ° C la 50 cL de apă la 100 ° C, obținem 80 cL de apă la 70 ° C.
Întrebarea nr. 3: Guy se întreabă dacă scufundarea unei măști la 70 ° C timp de zece minute ucide cu adevărat virusul. Găsiți răspunsul la această întrebare! Trebuie să găsiți (cel puțin) o sursă de încredere.
Rețineți: nu ați avut voie să utilizați surse mai recente după 27 aprilie 2020 !
Aici încep lucrurile interesante ... și unde fiecare își are propriul său drum. Metoda cea mai des utilizată de cei care și-au încercat mâna la această provocare a fost să folosească google „cârpă mască de curățare a temperaturii”. Mulți dintre voi ați dat peste un articol din revista Science & Avenir în care se poate citi „Modelele de distrugere termică făcând posibilă constatarea faptului că virusul a fost inactivat gătind la 63 ° C timp de 4 minute, mai bine alegând prin urmare spălarea la 60 ° decât la 30 °. Bine, bine ... Dar dacă te oprești aici, nu este bine. Deloc. Dacă nu ați mers mai departe, este suficient de bine (scopul acestui exercițiu vă va învăța cum să săpați!). Dacă ai mers mai departe, pălării !
Ce este în neregulă cu această sursă? Vă aflați în fața a ceea ce se numește o sursă secundară: un articol de știri care oferă informații ... dar, hei, de unde au venit aceste informații? Autorul articolului nu și-a imaginat (sperăm!). Dar poate s-a înșelat în copierea informațiilor. Este posibil să nu fie cazul ... dar se întâmplă FOARTE frecvent, din păcate (am scris o carte întreagă despre asta 😜!). Această denaturare neintenționată a informațiilor științifice este ceea ce se numește dezinformare și este adesea necesar să ne asigurăm că un astfel de incident nu a avut loc ...