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自販機のコーヒー、振ると熱くなるのはなぜ？
自販機で買ったコーヒーなどの飲料缶を、(飲む前に)振っていると熱くなってくるのはなぜでしょうか？ 自販機内でのコーヒーの加熱は缶の外側からしているはずですから、普通に考えると、缶内のコーヒーは外側(つまり表面に近い方)が熱く、中心ほど温度は低いはずです。 しかし、振ると熱くなるということは、内部の方が熱い状態で自販機内に格納されているということになります。 これは一体、どういうことでしょうか？ 小生の考えた理由は： A.振ったので内部の撹拌による摩擦熱で熱くなる。 自己採点：そんな、まさか。 B.外部から加熱しているので外周部の方が熱いが、取り出し部付近の缶は(手に取るのに熱すぎないよう)外側から冷やしてある。我々が買うのは、この表面を冷ました缶である。 自己採点：そんな親切で、エネルギーの無駄なことをしているハズが... C.コーヒ缶の四方八方から熱を加えているので、それらが集まる中心が付近が熱くなる。 自己採点：不可能。CTスキャンじゃあるまいし... D.夜間の安い電気料で加熱している。昼間はその余熱で暖かいだけ。つまり、昼間は缶の表面から放熱しているので内部の方が熱い。 自己採点：これが正解では？
- shanshan47
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- KaPpA2100
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自動販売機から出てきて、手に持つ間に缶は相当揺られていると考えられます。その状態で内部の中心部と外周部分で温度差があるとは考えにくいでしょう。一方、缶の内部の流体（この場合コーヒーですね）が比較的静止している状態と激しく流れている状態では熱伝達係数が大きく異なります。水の場合、静止状態と流動状態では流動状態の方が数倍大きかったと記憶しています。（手元に資料がないので具体的な数字はうろお覚えですが）つまり、缶を振れば内部の流体が流動状態となるため熱伝達係数が大きくなりより熱が伝わるため熱く感じるのではないでしょうか？
缶を放置すると、表面に近い部分のコーヒーの熱が奪われます。 また、缶を手に持つと、缶の表面近くの熱が手によって奪われます。 そのまま動かさずにいると、そんなに熱く感じなくなります。 コーヒー缶を振ると、内部高い熱を持ったコーヒーが表面にも移動します。 接する物体同士の温度差が大きいほど熱の移動量が大きくなるので、コーヒーの熱が手に向かって移動します。この時に熱いと感じます。 逆に言えば、コーヒー缶を振ると、多くの熱が手に奪われ、コーヒーが早く冷えるということになります。
- bhoji
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自動販売機の加熱は、ヒータで暖められた空気をファンが強制的に循環させて、温度上げながら均一に保っていると聞きます。 補充すぐは中まで温度が上がっていないかも知れませんが、暫くすると缶内は均一になっていると思います。 コトンと下のポケットに落ちた時から、外気で冷却が始まり徐々に冷めていくものと思います。 しかし液の対流・循環が少なく表面は冷えても、内部は蓄熱したままで温度差が起こっている。 それを振る事で、液が混じり温度が外に出てきて、熱く感じるのだと思います。 少し前に流行ったビールの回転して冷やす器具と原理は一緒と思います。
- miran_2006
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保管状態：缶の外側から加熱。 ↓ ボタンを押し、ガラガラガラ：外の冷えた空気に晒されて外側から冷却。 ↓ 缶の温度が下がり、缶内側の液体の温度が、缶に触れている部分から徐々に冷却される。このとき、液体は中央部と外周付近で温度差ができる。 ↓ シェイク！中心部の暖かい液体が缶を内側から温める。 って感じじゃないの？
お礼
皆さん、色んな意見をありがとうございます。 お礼が遅くなってしまいました。 ただ、皆さんの推測を読ませてもらって「どうも違う」との感を否めません。 小生が実感しているのと、皆さんの推測とにズレがあります。 できれば、というか、是非、みなさんも実際に自販機でコーヒ(でも紅茶でもホットなものを)を買って、実際に軽く振ってみて下さい。 小生の疑問を実感できると思いますので。 よろしくお願いいたします。