Охлаждение воды льдом. Как правильнее?

Головоломка, для решения которой нам потребуется не столько смекалка, сколько знания по школьной физике. Хотя, смекалка, конечно, тоже.

Задача, которая, на первый взгляд, покажется очевидной. Но лишь на первый взгляд. Ответ на неё и обоснование решения будет в этой же публикации.

Итак, нам дано:

• кувшин с водой;
• кусок льда.

Нам нужно охладить воду в кувшине. Как сделать это быстрее и эффективнее?

Решение представлено на следующей картинке:

Почему ответ именно такой? Ведь, казалось бы, разумнее поставить кувшин на ледник, а не под него. Виной тому старые-добрые законы физики.

Окружающий воздух, охлаждённый куском льда, будет спускаться вниз. А тёплый воздух, наоборот, пойдёт вверх. Если мы поставим воду на лёд, кувшин окажется окружённым менее холодным воздухом. Быстро охладится лишь самое дно (соприкасающееся непосредственно с льдиной), но не весь кувшин.

Теперь оставим кувшин под куском льда. Поверхность воды в кувшине охладится первой и, повинуясь законам физики, начнёт спускаться вниз, в то время как тёплые слои жидкости снизу начнут подниматься вверх.

Одновременно холодный воздух от льдины тоже будет спускаться вниз, попутно «обтекая» весь кувшин. Т.о., и воздух снаружи кувшина, и вода внутри кувшина будут охлаждаться равномерно и гораздо быстрее.

Кстати, при нагревании происходит обратная картина. Именно поэтому, если мы хотим подогреть кувшин, то поставим его на тёплую поверхность, а не под неё.

Всем удачи и здоровья!

Следующая публикация (кликните по картинке):