Рассчитать скорость передачи теплоты от тела воздух
Допустим, я беру трёх литровую банку и наливаю в неё воды из под крана. Надеваю сверху крыжку и ставлю в холодильник. Хотелось бы посмотреть как можно рассчитать на формулах скорость передачи теплоты от воды в банке в воздух внутри холодильника. Я могу замерить любые исходные данные (начальная температура воды в банке, относительная влажность воздуха и его температура, площадь поверхности самой банки, количество воздуха которое обдувает банку в минуту если внутри холодильника установлен вентилятор и т. д.), но как только дверь холодильника закроется, нужно рассчитать какая будет температура воды через час, два часа, три часа уже не открывая дверь. Я не могу измерить температуру воды в банке после того как я её поставлю в холодильник. Мощность холодильника считается известной.
Какие формулы из термодинамики здесь применимы? Возможно ли взять производную от функции передачи теплоты для рассчёта скорости её передачи? Как можно решить эту проблему?
П. С. Это не домашнее задание и я не студент.
Единственный из трех способов теплопередачи, который здесь играет наибольшую роль, это конвекция. Излучения — никакого (четвертая степень температуры), теплопроводность стекла банки — ничтожна.
Для расчета конвекции надо учесть направление циркуляции воздушного потока в хол-ке: от испарителя хладагента (морозильника, в некоторых моделях — задней стенки) холодный воздух идет вниз по задней, как правило, стенке до упора, поднимается вверх по передней стенке и снова попадает в испаритель.
Конечно, наибольшее тепло банка отдаст у испарителя — у задней стенки. Там температура воздуха ниже. Но это же замедлит циркуляцию. Если ее поставить у передне, то скорость циркуляции возрастет, хол-к будет включаться чаще, потреблять будет больше, однако температура воды не достигнет того минимального значения, которое могло бы быть, поставь ее у задней.
Конкретная разница такая: у задней будет +5º, у передней +10º при обычном режиме. Время охлаждения в первом случае будет в несколько раз длиннее, чем во втором: и циркуляция тормозится, и температура достигается ниже. По прикидке, раза в 4.
смотри холодильник не сломай такими эксперементами
кстати, на заметку, горячая вода быстрее замерзнет в холодильнике чем холодная