Physik: Frage zu warmen/kalten Wasser + Erhitzung -> Kochen!

[Gregor]

Ich glaube, ich habe mal für den umgekehrten Fall, also als jemand Eis machen wollte, gehört, dass das mit heißem Wasser schneller geht. Das mag vielleicht auf den ersten Blick unlogisch erscheinen, aber heißes und kaltes Wasser unterscheiden sich halt nicht nur in der Temperatur. In dem speziellen Fall spielte wohl der Sauerstoffgehalt im Wasser eine große Rolle, wenn ich mich richtig erinnere.

Aber das sagt natürlich noch nichts über Deine spezielle Frage aus. Meine Empfehlung: Einfach messen: leg Dir einen Block neben den Herd und wenn Du Dir die nächsten paar mal was kochst, dann normierst Du vorher die Wassermenge und die Temperatur des Herdes und schreibst Dir auf, wie lange es jeweils dauert, bis das Wasser kocht. Und dann vergleichst Du, mit welchem Wasser es besser klappt. ...und dann kommst Du zurück ins Forum und erstattest Bericht!

Ich vermute, mit warmem Wasser wird es schneller gehen.

[JimmydaMage]

Die Energie um m kg Wasser um deltaT K zu erhitzen berechnet sich nach folgender Formel

$E=m \cdot c \cdot \Delta T$

mit

$c=const=4,186 \frac {kJ}{kg \cdot K}$

Die von der Wärmequelle abegebene Energie Ew ergibt sich nach

$E\_w=P\_w \cdot t$

Wobei vereinfacht (ohne Verluste) gilt:

$P\_w=P\_{el}=const$

,da deine Herdplatte/Wasserkocher immer mit konstanter elektrischer Leistung heizt. Also gilt:

$P_{el} \cdot t=m \cdot c \cdot \Delta T$

$t = \frac {m \cdot c}{P_{el}} \cdot \Delta T$

also:

$t \sim \Delta T$

(Sorry für die lange Ausführung, ich hab das gleich mal als Anlass gesehen, mich mit Latex zu beschäftigen )

GRüße

Martin

[Gregor]

JimmydaMage schrieb:

mit

$c=const=4,186 \frac {kJ}{kg \cdot K}$

Da hast Du irgendeinen Literaturwert, der für die beiden Varianten aber nicht unbedingt gleich sein muss.

[Jan]

JimmydaMage schrieb:

,da deine Herdplatte/Wasserkocher immer mit konstanter elektrischer Leistung heizt. Also gilt:

$P_{el} \cdot t=m \cdot c \cdot \Delta T$

Auch das ist nur eine Näherung, die die Antwort auf die gestellte Frage unter den Tisch fallen lassen könnte. Was ist mit der latenten Wärme? Was ist mit der Änderung der Wassermenge während des Erhitzens? Welche Rolle spielt evtl. das Kalorimeter? (In diesem Fall der Topf.) In wie weit ändert sich vielleicht die Leistung der Herdplatte mit der Zeit oder der Temperatur?

[Mr.Fister]

Schau dir einfach mal den Extremfall an: Wasser mit 99°C auf 100°C zu erhitzen, geht deutlich schneller, als 1°C kaltes Wasser auf 100°C zu erhitzen. Wie groß jetzt der Zeitunterschied ist zwischen anfänglich 10°C und 20°C warmen Wasser, ist eine andere Frage.

Der Mpemba-Effekt ist immernoch umstritten und tritt wenn überhaupt, nur bei ganz bestimmten Bedingungen auf. Wenn man zwei exakt gleiche Gefäse mit der exakt gleichen Menge Wasser im gleichen Kühlraum (zB im Winter auf dem Balkon) betrachtet, wo sich die Wassermengen nur in der Temperatur unterscheiden und annimmt, dass das warme Wasser schneller gefriert, muss es ja einen Zeitpunkt geben, wo beide Wassermengen genau die gleiche Temperatur haben. Was unterscheidet sie dann noch?
Die einzige Erklärung wäre dann, dass das warme Wasser auch schneller verdampft, sodass die Wassermenge dann kleiner ist und somit ab diesem Zeitpunkt natürlich auch schneller gefriert.

[ghorst]

@Mr. Fister der unterschied liegt darin, dass du keine gleichverteilung der temperatur vorliegen hast. das ist das etwas lästige bei instationärer wärmeleitung, dass man tatsächlich die interne leitfähigkeit des stoffes betrachten muss und dieser keine homogene temp-verteilung hat.

bei einer flüßigkeit halte ich es allerdings für relativ unwahrscheinlich, dass das irgendeinen größeren einfluß hat. bei festkörpern bzw. sehr zähen flüßigkeiten passiert es tatsächlich, dass sich anfangs kältere schneller erwärmen. ist eigentlich ein sehr lustiger versuch aus der schulphysik: tiefgefroneres ei und ei bei zimmertemperatur, welches von beiden wird in kochendem wasser eher die gewünschte kerntemperatur erreichen? antwort das tiefgefrorene ei, da es hier auf grund des größeren temp-gefälles in dem ei mehr wärme eintritt (kann man auch mathematisch zeigen. es ergibt sich aus: $\dot q = - \lambda \frac{dT}{dr}$ bzw. $\dot q = - \lambda \nabla T$, wenn wir mehrdimensional sind. das zusammen mit der randbedinung 3. art sorgt dafür, dass der wärmestrom in den körper rein, größer ist je größer das interne T-gefälle ist.).

[makkurona]

C=4,19 ist kein einfach so aus der Luft gegriffener Begriff, sondern die Spezifische Wärme von Wasser.

Diese ist für Wasser immer gleich.

Salzwasser allerdings hat dann weider eine andere Temperatur, die Geschwindigkeit zum erhitzen variert also.

Füllt man die Formel
Q=m*c*delta Tetta
mit Werten erübrigt sich die Frage übrigens... Ist doch logisch, dass bei gleicher Spezifischer Wärme und gleicher Masse die niedrigere Temperatur länger bracuht um zu kochen.

[dot]

makkurona schrieb:

Diese ist für Wasser immer gleich.

das hängt davon ab wie genau mans nimmt...

[ghorst]

makkurona schrieb:

C=4,19 ist kein einfach so aus der Luft gegriffener Begriff, sondern die Spezifische Wärme von Wasser.
bitte die einschränkungen

Diese ist für Wasser immer gleich.

es ist immer gleiche, wenn das wasser exakt 20°C hat, absolut rein ist und unter normdruck vorliegt. aber diese abhängigkeiten spielen hier keine rolle. :xmas2:

[makkurona]

Exakt. Ich gehe von der Theorie aus - und da er in seinem Anfangspost nichts näheres erläutert hat...

[Gregor]

Mr.Fister schrieb:

Der Mpemba-Effekt ist immernoch umstritten und tritt wenn überhaupt, nur bei ganz bestimmten Bedingungen auf. Wenn man zwei exakt gleiche Gefäse mit der exakt gleichen Menge Wasser im gleichen Kühlraum (zB im Winter auf dem Balkon) betrachtet, wo sich die Wassermengen nur in der Temperatur unterscheiden und annimmt, dass das warme Wasser schneller gefriert, muss es ja einen Zeitpunkt geben, wo beide Wassermengen genau die gleiche Temperatur haben. Was unterscheidet sie dann noch?

Es wäre zum Beispiel möglich, dass beim Abkühlen des Wassers Prozesse im Wasser stattfinden, die im Vergleich zur Temperaturänderung des Wassers träger sind. Beim Mpemba-Effekt besagt wohl eine hypothetische Erklärung, dass die im Wasser gelösten Salze in den beiden Fällen in unterschiedlichen Zuständen sind, was zu unterschiedlichen Gefrierpunkten führt. Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass sich der Zustand der gelösten Salze im Wasser nicht so schnell ändert, wie es unter Umständen die Temperatur des Wassers tut.

makkurona schrieb:

Exakt. Ich gehe von der Theorie aus - und da er in seinem Anfangspost nichts näheres erläutert hat...

Du gehst nicht von der "Theorie" aus, sondern vor allem von einem idealisierten Modell. Wenn sich die Wirklichkeit nicht so darstellt, wie Du es nach Deinen Annahmen annehmen würdest, dann heißt das noch lange nicht, dass die wissenschaftliche Theorie falsch ist. Es heißt erstmal nur, dass Du das falsche Modell gewählt hast, in dem Du Idealisierungen getroffen hast, die nicht angebracht waren.

...ok, aber wie schon weiter oben gesagt: Ich gehe auch davon aus, dass man das wärmere Wasser schneller zum Kochen bringen kann.

[Henno]

Das es schneller geht ist sicherlich unbestritten. Das genutzte Modell ist um 10er Potenzen genauer, als es für unsere Zwecke sein müsste.

Die interessante Frage ist allerdings, ob man Energie bzw. Geld spart, wenn man das so macht. Das kann man aber natürlich nicht so pauschal beantworten ohne den Herd, den Topf, die Wassermenge, die Zuleitung und die zentrale Erhitzung des Wassers zu kennen.

Leichter wäre es, wenn man statt Kochtopf einen Wasserkocher nimmt, weil man da aufgrund der schnellen Erhitzung von einer adiabaten Zustandsänderung (also keine Verluste) ausgehen kann.

[Stefan_B_guest2156]

Was meint ihr, ist es energiesparender, Wasser mit dem wasserkocher zu erhitzen und erst dann in den kochtopf zu tun, oder braucht der wasserkocher selber wieder unmengen von energie?!

lg, stefan

[dot]

lol, das hab ich mich auch schon gefragt. ich denk dass der wasserkocher auf das erhitzen von wasser optimiert ist
ich könnte mir also vorstellen, dass es beim erhitzen von wasser im wasserkocher weniger verluste gibt als am herd und die wasserkochervariante daher energiesparender is...

ich wärm meistens den topf ein wenig am herd an während das wasser im kocher kocht damit nacher nicht das wasser den topf wärmt
aber eigentlich mach ich das so, weils schneller geht

[Henno]

Es ist auf jeden Fall energetisch günstiger das Wasser im Kocher heiß zu machen und dann erst im Topf zu benutzen (und danach die Kochstufe so klein, dass es gerade noch kocht und natürlich: Deckel drauf!). Und zwar ist es günstiger im Wasserkocher, weil dieser so schnell erhitzt und eine isolierte Plastikschale hat, dass da kaum Energie verloren gehen kann. Allerdings verbrätst du trotzdem die Energie für die Erhitzung des Topfes und der Herdplatten (wenns kein Induktionsherd ist).

[Waterkookspecialist]

Wenn ich mir etwas zu essen koche, dann
mache ich das auch oft so, das ich vorher das Wasser im Wasserkocher
zum kochen bringe und dann in den Topf auf der E-Herdplatte gieße.
Das Wasser kommt dann uffa Ploddä natürlich viel schneller zum kochen.
Ein kleiner Nebeneffekt, man spart ein paar Millieuro

MfG, the Waterkookspecialist.