Oder sollte es umgekehrt sein, weil heißes Wasser leichter verdunstet als kaltes Wasser?
Ich weiß, das klingt dumm, also hör mir einfach zu.
Ich verwende einen Verdunstungskühler und füge Wasser mit normaler Raumtemperatur hinzu. Jemand sagte mir, ich solle kaltes Wasser aus dem Kühlschrank hinzufügen, um bessere Ergebnisse zu erzielen. Ich dachte intuitiv, dass kaltes Wasser tatsächlich kältere Luft erzeugt.
Aber wie wir alle wissen, kühlen Verdunstungskühler Luft, indem sie die Luft zum Verdampfen von Wasser verwenden, das der Luft Wärme entzieht. Wir brauchen also das Wasser zum Verdunsten, um die Luft zu kühlen. Aber wir wissen, dass heißes Wasser leichter verdunstet als kaltes Wasser.
Sollte es also nicht so sein, dass gekühltes Wasser tatsächlich nicht so effizient verdunstet und daher keine kühlere Luft erzeugt als Wasser mit Raumtemperatur?
Für das, was es wert ist, habe ich beide ausprobiert und konnte keinen merklichen Unterschied spüren, aber natürlich war es nicht annähernd ein kontrolliertes Experiment. Ich würde mich also über eine Antwort darüber freuen, was die Physik vorhersagt, was passieren würde?
Es hängt davon ab, ob Sie die Kühlung pro Zeiteinheit oder die Kühlung pro Wassereinheit berechnen oder nicht.
Pro Einheit Wasser bekommt man (etwas) mehr Kühlung. Abgesehen von der Verdampfungsenthalpie erhalten Sie etwas mehr Kühlung, da das Wasser Wärme aufnimmt, um auf Raumtemperatur zu kommen.
Pro Zeiteinheit wird die Verdunstungsgeschwindigkeit (etwas) geringer sein. Wie Sie bereits erwähnt haben, verdampft das wärmere Wasser schneller.
Keiner dieser Effekte ist groß. Der Gesamthaushalt wird von der Verdampfung dominiert. Ein Unterschied von 15 Grad C im Wasser ist kaum zu bemerken.
Sie haben zwei möglicherweise relevante Gegenmechanismen erkannt (von denen keiner, einer oder beide vernachlässigbar sein könnten): Kälteres Wasser benötigt mehr Energie zum Aufheizen, und kälteres Wasser verdunstet langsamer.
Nehmen wir als ersten Versuch des Problems an, dass das Wasser bei seiner wohldefinierten Vorlauftemperatur verdunstet und dass die Verdunstungsrate des Wassers bei beiden Temperaturen im Wesentlichen gleich ist. Dies ist eine gute Näherung, wenn das Wasser unter erzwungener Konvektion heißer, trockener Luft schnell verdunstet – eine ziemlich gute Beschreibung eines Sumpfkühlers, der von einem (Raumtemperatur- oder kalten) Wasserstrom gespeist wird. Hier führt der Unterschied im chemischen Wasserpotential (im Wesentlichen die Konzentration) zwischen flüssigem Wasser und trockener Luft in Verbindung mit einer sehr großen relativen Oberfläche zu einer schnellen Verdunstung, und die Wassertemperatur hat keine Zeit, sich auf Raumtemperatur einzustellen.
Die Verdampfungsenthalpie (auch Verdampfungswärme genannt ) spiegelt die Menge an "Wärme" wider, die benötigt wird, um eine Verdampfung zu erreichen, entsprechend der auf die Umgebung ausgeübten Kühlwirkung. Die Menge spiegelt die Verdunstung/Verdampfung bei der gegebenen Temperatur wider, von flüssigem Wasser zu gasförmigem Wasser. Es erfordert kein Kochen.
Der hier ausgedrückte Parameter ist die spezifische Enthalpie (dh pro Masseneinheit). Wenn das Wasser in beiden Temperaturfällen mit konstanter Rate zugeführt wird und schnell verdunstet, kann die Enthalpie pro Masse als Ersatz für die Enthalpie pro Zeit dienen und uns eine effektive Kühlleistungsrate geben. Versuchen Sie, die Rate zu vergleichen, mit der Sie Wasser nachfüllen müssen. Wenn die Rate für das kältere Wasser nicht niedriger ist, gilt die obige Annahme und die spezifische Enthalpie lässt sich leicht in eine Kühlleistung übersetzen. Wenn die Raten unterschiedlich sind, sollte die spezifische Enthalpie entsprechend der Massenrate angepasst werden, um wieder eine Kühlleistung zu erhalten.
Die relative Steigung um 0°C bis 50°C ist deutlich gering. Wir können die Steigung aus der Differenz zwischen der Wärmekapazität von flüssigem Wasser und Dampf ungefähr abschätzen Und , oder ungefähr . Wenn Sie also beispielsweise von 40 °C heißem Wasser auf 10 °C umstellen, erhöhen Sie die Kühlwirkung um etwa 10 °C , eine Verbesserung von etwa 3%. Anders ausgedrückt: Die Energie, die benötigt wird, um ein Kilogramm flüssiges Wasser zu erhitzen oder zu kühlen, ist im Allgemeinen viel geringer als seine latente Wärme (die zum Verdampfen erforderliche Wärme) von Tausenden von Kilojoule. Dies würde den Unterschied erklären, den Sie als im Wesentlichen nicht wahrnehmbar erlebten.
Alternativ kann es sein, dass Sie eine große Wanne mit Wasser bereitstellen, das langsam verdunstet. Beachten Sie, dass Wasser außerhalb der Raumtemperatur dazu tendiert, sich auf Raumtemperatur auszugleichen, wodurch der Einfluss der ursprünglichen Temperatur minimiert wird (während es auch einen separaten Kühlmechanismus bereitstellt). Dies würde auch dazu beitragen, dass der Unterschied für unterschiedliche Temperaturen nicht wahrnehmbar wäre. In jedem Fall wird das Problem des gekoppelten Wärme-Stoff-Transfers komplexer, da Sie möglicherweise den exponierten Bereich, die Temperaturverteilung innerhalb des Wasserbehälters und die Randbedingungen berücksichtigen müssen, die den Wärme- und Stofftransport vermitteln. (Mit anderen Worten, der kinetische Prozess der Verdunstung hängt von mehr Parametern ab als die thermodynamische Energiebilanz.) Haben Sie diese Informationen? Möglicherweise möchten Sie zur Engineering Stack Exchange-Site migrieren,
Adrian Howard
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