バケツの湯の冷め方。事前に温めて効果はないのか？

質問

先日、バケツのお湯がさめることについて質問したものです。
実は夏休みの課題としてバケツの湯について実験をしました。

内容は同じ条件のバケツを事前に5分温めて湯を捨てたものと、そうでないものを用意し両方に同じ温度のお湯を入れて温度が下がる様子を記録しました。
事前に温めることで、バケツにお湯を入れた瞬間にバケツに熱が奪われることがなくなり冷めにくくなると考えの実験でした。

しかし、実際に行ってみた結果、差が出ない結果になり、一部では温めたほうが下がってしまう場合もありました。
ここで、考えられるのが、考え方はあっているが実験の手順や測定にミスがあったのか、それとも考え方自体が間違っているのかということが、自分と友達ではわかりませんでした。

他の人の意見として、
「最初から温めておいたバケツは、お湯を入れた瞬間から熱が奪われ始めるが、何もしないバケツはお湯を入れても、バケツの表面まで熱が伝わるのが 遅いので、すぐには外気に熱を奪われない。」
よって何もしないバケツの方が冷めにくいのでは？という意見が出ています。

長文ですみませんが、事前に温めることの効果があるのか教えてください。 よろしくお願いします。

回答No.5

indoken2 · ベストアンサー

「バケツに奪われる熱の量で、水の温度がどれくらい変わるものか。そして、その差は手持ちの温度計で測定可能な差かどうか、検討してみたら」
という回答が適切だと思います。

理屈としてはあらかじめ暖めておいたバケツの方が冷めにくいはずです。
しかし、物質の量と比熱から考えて、違いは かなり小さいはずです。
実際に行った実験では、作業や測定の精度が不十分で、
差が検出されなかったり、逆の値が出てしまったりしたのでしょう。

同じ条件の実験を沢山繰り返して、測定結果が実験の度にどのくらい変わるか、
記録して調べてみると良いと思います。

お礼

回答有難うございます。

やっぱり、理屈はあっているんですね。
他の方が言ってくれているように、差が小さいため上手く結果に繋がらなかったんですね。
実験の内容とあとは温度計がやはりデジタルで差をしっかり捕らえられるようにしないと駄目ですね。

回答No.6

noname#175206

そういうときは、まず現象を分析考察して、どんどん実験に影響しているはずの要素に分けて行くのです。

　まずバケツの湯が冷める要因を列挙してみましょう。

１）バケツ上の水面から逃げて行く熱。
２）バケツという固体を通して逃げて行く熱。

　この二つとなるでしょうか。そして１）は水蒸気になって気化熱を奪いながら逃げて行く熱と、水面と空気の温度差による空気の対流で逃げて行く熱、小さいかもしれませんが赤外線として放射熱で逃げて行く熱でしょうか。２）については１）の最初の気化熱はありませんが、残りはあります。

　緊急に知りたいのは、バケツに与えた熱で保温効果があるかどうか、ですね。
　バケツ自体の温度は測れるでしょうか。もし測れるならしめたものです。バケツの湯に注目しているから答えが出ないのです。湯を捨てたバケツに湯を入れず、空のままのバケツの温度変化を見てみましょう。空の暖かいバケツが急速に冷えて行くなら、保温効果はないわけです。

　さらに、容器自体を熱して中を高温に保つもの、つまりこの実験目的と似たものがないか、考えてみましょう。食されたご経験があるかどうか分かりませんが、石焼ビビンバという韓国料理があります。熱々にした石の食器にビビンバを盛ります。普通の容器のビビンバと比べ、驚くほど冷めません。
　さらに考えをめぐらすと、焼け石に水、ということわざが思い当ります。石は熱してもなかなか温度が上がりませんが、火の中に長時間おいておけば中まで高温になり、水をかけてみるなどの少々のことでは冷えません。実際、焼いた石を鍋に放り込んで熱湯を作る技法があります。

　そう考えたとして、石で実験してみたいところです。しかし、石のバケツは手に入れられません。ならば、似たものを考えましょう。大きめで分厚い陶器の湯呑があります（寿司屋さんでよく見ますね）。ぴったりに合わせることはできませんが、似たようなサイズの紙コップや薄い使い捨てプラスティックコップは見つかるでしょう。適当なペットボトルの上側を切ってコップ状にしてもいいでしょう。
　同じ温度に温めた陶器の湯呑の湯と、同様に温めた他の容器の湯で比べれば、バケツの実験について、考察の材料が得られるはずです。

　そこから踏み込んで、バケツの湯が冷めにくいようにするにはどうするかを実験できるでしょうし、バケツの湯が冷める原因の第一位、二位と特定することもできるに違いありません。原因が分かれば、冷めにくいようにするもっとも簡便な方法とか、やれることはどんどん広がっていきます。

お礼

回答有難うございます。

石焼ビビンバの説明など具体的でわかりやすかったです。
あと、湯のみの件も同じ事を考えていたのでわかりやすかったです。

原因とそれによる方法など実験をするのに、必要な考え方を教えていただき参考になりました。
実験を行うことを簡単に考えすぎていました。
有難うございます。

回答No.4

naniwacchi

こんばんわ。

やはり、洗面器にしても、バケツにしても
材質（プラスチック）やその厚みにも原因があるように思います。

#1さんが湯のみや土鍋という例を出されていますが、
ラーメン屋さんでもドンブリを温めておくというお店もありますよね。
材質に気泡のような小さな穴を多くもつ材質であれば、先に温めておく効果が高いと思います。

逆に、「どうすれば早く冷めるか」といった実験をしてみるのも、
何か手掛かりをつかむきっかけになるかもしれませんね。＾＾

お礼

回答有難うございます。

材質や厚みですね。
確かに湯飲みとバケツでは両方とも大きく違いますね。

回答No.3

sanori

こんにちは。

これ、熱工学の基本中の基本なんですが、
熱が奪われる速さ（温度が下がる速さ）は、それに接触しているものとの温度差に比例します。
したがって、温度の高いものほど下がり方が急になります。

気温２５℃だとして、３０℃のぬるま湯は温度の下がり方がとても遅いですが、９０℃のお湯であればどんどん下がります。

＞＞＞
他の人の意見として、
「最初から温めておいたバケツは、お湯を入れた瞬間から熱が奪われ始めるが、何もしないバケツはお湯を入れても、バケツの表面まで熱が伝わるのが 遅いので、すぐには外気に熱を奪われない。」
よって何もしないバケツの方が冷めにくいのでは？という意見が出ています。

違います。

＞＞＞事前に温めることの効果があるのか教えてください。

バケツに入れた直後のお湯の最初の温度が、少し違うということですね。

お礼

回答有難うございます。

熱が奪われる基本の説明わかりやすいです。
また、他者意見の否定もしていただいたので、自分で整理しなおしてみます。

回答No.2

noname#208392

>事前に温めることの効果があるのか
そりゃ、効果あるはずですよ。
多分実験の仕方が悪かったんでしょう。

実験の方法を何も書いてないから、単なる想像ですが、例えば、バケツに入れるお湯はどうやって準備したんですか？
何リットルのバケツか知りませんが、10リットルのバケツを10個同時に使うとすれば、100リットルのお湯が必要です。100リットルのお湯をどうやって沸かしたのか、どうハンドルしたのか、私は興味があります。
給湯器から直接注ぐという方法もあるかもしれませんが、給湯器からのお湯って100リットル流したとき、いつも温度一定なんですかねぇ。

バケツの材質も分かりませんが、なんにしても、バケツの重量に対して、お湯が多すぎるんじゃないですか？
バケツに奪われる熱の量で、水の温度がどれくらい変わるものか。そして、その差は手持ちの温度計で測定可能な差かどうか、検討してみたらいいでしょう。

また、実験に使った温度計は、それぞれどれくらい表示温度に差があるか調べてみました？
もともと示す温度が違うのに、結果だけ機械的に比べても何もわかりません。

バケツみたいに大仰なものでなく、コップか湯飲み茶碗で実験した方がよくないですかね。

お礼

回答有難うございます。

やっぱり実験の方法に問題ありですね。
記載の情報が少なくてすみません。長くなりすぎてしまうかなと思ったのですがかえってわかりにくかったですね。

お湯は給湯器のお湯を蛇口から入れた状態で行いました。
温度計は一般的な棒状の０－100℃の水温計で行ったのですがデジタルの水温計で計る必要があったかと思います。

バケツのお湯の下がり方を知りたかったのですが、確かに湯飲みなどで検証できると良いですね。
今回は時間がなくて実施できなかったのですが、今後同様のことを行う際にはやってみたいと思います。

回答No.1

wild_kit

これを読んで『お茶の入れ方』を思い出しました。
あらかじめ茶碗にお湯を張っておき温めておきます。
中のお湯を捨てて、お茶を注ぎます。
そうすることによって冷めにくくなるのです。

　考え方は正しいので、入れ物を工夫してみてください。
煮物に土鍋を使うのも意味があるのです。

お礼

回答ありがとうございます。
ＰＣの調子がわるくて、御礼が遅くなりました。

私も湯を入れて温めることの考え方の始まりはお茶でした。
やっぱりさめにくくなるのですね。