Преброяване на пламъчетата

Задайте на някой лаик простия въпрос: „Ако пуснете кранчето с топлата вода, вие използвате енергия, нали? Как мислите, колко електрически лампи ще могат да светят с тази енергия за същото това време?“

Отговорът вероятно ще прозвучи, нещо като: „Амии, да видим... Предполагам, че 10... или може би даже 20.“ Той или тя ще се изненадат ако кажем, че може да са и 1000. Лаикът не знае, че специфичната топлоемкост на водата е необикновено висока. Той или тя не схваща напълно първия закон на термодинамиката. За нас, физиците, това е лесно. Ние бихме могли да обясним нещата дори преброявайки пламъците, като знаем, че един малък пламък дава около 100 W енергия.

Вземете клечка кибрит. Нейната маса е около 0,1 g и следователно дървесината в нея съдържа енергия около 2 kJ. Нека само да допуснем, че тя гори около 20 секунди и сметката е проста: 2000 J / 20 s = 100 W. За една свещичка можем да направим същото упражнение. Установете колко време ще гори, намерете топлоотделянето при горене на парафина или стеарина и ще получите отново около 100 W. Така че, лесно се помни като правило: малък пламък отделя топлина около 100 W.

Оттук нататък вече е лесна работа. Първо да разгледаме едно туристическо газово котлонче или, ако в къщи използвате природен газ – газовата печка. Всяка от горелките на газовата печка има от 20 до 30 пламъка, така че горелката би трябвало да произвежда 2 до 3 kW топлина. И действително, ако погледнем в Интернет, Гугъл ни казва, че предположението ни се оправдава. Макар че за кранчето с топлата вода това не е достатъчно. Ако пък и случайно имаме представа за газовите отоплители ще си спомним, че те имат по около 10 реда с по 10 пламъка. Това прави 100 х 100 W или 10 kW. И газовият отоплител не е кой знае колко луксозно устройство. Неговите топлинни възможности например са недостатъчни, за да ви осигури достатъчно топла вода за един приличен душ. Следователно, разумно е да предположим, че един типичен кран с топла вода може лесно да надхвърли тези 10 kW.

Но да не пресилваме нещата и да се ограничим с тези 10 kW. И нека да приемем за простота, че водата се загрява с електричество, така че да можем да я сравним пряко с електрическото осветление. Един ефективен източник на светлина, който дава 600 лумена, консумира 11 W. Това наистина е около 1000 пъти по-малко от топлата вода от крана.

Това е хубав малък урок за всеки лаик, тревожещ се за енергията и глобалното затопляне. Най-често той или тя свързват използването на енергията в дома си с неща, които се въртят или светят – електрическите двигатели или осветлението. Но това е грешка. Не е нито движението, нито светлината. Топлината е нашият пътеводител.

Автор Джо Херманс 

Превод: Ренна Дюлгерова, Младен Матев от Europhysics News, N 2, Vol. 39, 28