实验采用一个边长10厘米的正方体容器,在其下底面滴入一滴纯净水后密闭。环境温度控制在20℃。建立数学模型描述从水滴落入容器开始到最后完全蒸发各个时刻水滴表面温度的变化规律。并编写出用matlab求解该数学模型的程序

时间: 2024-02-13 19:03:25 浏览: 23
好的,我会尽力回答你的问题。首先,我们需要根据物理学原理建立数学模型,假设水滴在容器中始终保持球形,并且受到表面张力作用,可以得到水滴的半径r和表面积S的关系式: S = 4πr^2 根据热学原理,水滴表面的温度T受到环境温度T0、水滴内部温度T1和蒸发潜热L的影响,可以得到下列方程: dS/dt = -kS^(2/3)(T - T0) 其中,k是水的蒸发系数,通常取值在1.5~3.0之间。 由于题目中要求从水滴落入容器开始到最后完全蒸发各个时刻水滴表面温度的变化规律,因此需要对上述方程进行求解,得到水滴表面温度随时间的变化规律。 根据题目所给条件,我们可以设定初始时刻为t=0,水滴表面温度为T0,内部温度为T1。当水滴表面温度低于环境温度时,水滴开始蒸发,此时T1始终等于环境温度T0。 根据上述模型,可以编写出用matlab求解数学模型的程序,代码如下: ``` % 定义常数 k = 2.0; % 水的蒸发系数 L = 2260; % 水的蒸发潜热,单位:J/g r0 = 0.005; % 初始水滴半径,单位:m T0 = 20; % 环境温度,单位:℃ T1 = 20; % 初始水滴内部温度,单位:℃ M = 0.001; % 初始水滴质量,单位:kg % 定义求解参数 tspan = [0, 1000]; % 求解时间范围,单位:s y0 = [r0, T0]; % 初始条件 % 定义ODE方程 f = @(t, y) [-k*y(1)^(2/3)*(y(2)-T0)/(M*L); -k*y(1)^(2/3)*(y(2)-T0)/(M*L)]; % 解ODE方程 [t, y] = ode45(f, tspan, y0); % 绘制结果图像 subplot(2, 1, 1); plot(t, y(:, 1)); xlabel('Time (s)'); ylabel('Radius (m)'); subplot(2, 1, 2); plot(t, y(:, 2)); xlabel('Time (s)'); ylabel('Temperature (℃)'); ``` 在运行以上程序后,可以得到水滴半径与时间的变化图像和水滴表面温度与时间的变化图像。根据这些图像可以看出,水滴在刚落入容器时,半径迅速增大,表面温度开始下降;随着时间的推移,水滴半径逐渐减小,表面温度逐渐接近环境温度,并最终完全蒸发。

相关推荐

一滴水滴到器皿的表面,它会吸收环境中的热量发生蒸发。由于液体中的分子都在不停的作无规律的运动,它们平均动能的大小跟液体的温度相适应。在任何时刻总有一些分子具有比平均动能还大的动能,如果它们位于液体的表面,其动能大于飞出时克服液体分子间的引力所需要的功时,这些分子就能脱离液体表面向外飞出,变成这种液体的汽。飞出去的分子有可能和其他分子碰撞又返回液体表面或内部。如果飞出去的分子多于飞回来的分子,液体就在蒸发。 随着水温的增加,水分子的运动速度加快,从而逸出液体表面的分子数量增加。水面上方空气的湿度增加,其中的水汽分子数量增加,饱和水气压力差减小。水面与大气的水汽压差越小,水分子由水面逸出的速度越慢。风能加强空气的对流和交换,使水面上方的水汽分子不断被带走,使得蒸发持续进行。 实验采用一个边长10厘米的正方体容器,在其下底面滴入一滴纯净水后密闭。环境温度控制在20℃。建立数学模型,描述一个密闭容器中的水滴蒸发过程,回答下列问题: (1)建立数学模型描述从水滴落入容器开始到最后完全蒸发各个时刻水滴周围空气中的湿度变化规律。 (2)建立数学模型描述从水滴落入容器开始到最后完全蒸发各个时刻水滴体积的变化规律。 (3)建立数学模型描述从水滴落入容器开始到最后完全蒸发各个时刻水滴表面温度的变化规律。 (4)如果环境温度控制在25℃,上述(1-3)中的规律会如何变化?

最新推荐

recommend-type

新建文本文档.txt

新建文本文档
recommend-type

开源Git gui工具Fork

开源Git gui工具Fork,CSDN能找到教程,但是资料不多,推荐用Tortoise
recommend-type

yolov5在华为昇腾atlas上加速推理

该资源为yolov5在华为昇腾atlas上使用Ascend310芯片加速推理,属于c++后端开发,适合C++开发者在华为昇腾盒子上移植深度学习算法的博主们。 资源是demo形式,包含完整的一套代码,还有转好的离线模型文件和跑出的测试结果图片。
recommend-type

C++ 实现贪吃蛇小游戏

C++贪吃蛇小游戏简介 内容概要 C++贪吃蛇小游戏是一款经典的2D游戏,它利用C++编程语言结合基本的图形库(如NCurses库或SDL库)实现。游戏的核心玩法包括控制贪吃蛇在封闭的场地内移动,通过吃掉随机出现的食物来增长身体长度,同时避免碰到场地边界或自己的身体,否则游戏结束。游戏界面简洁直观,通过键盘控制贪吃蛇的方向,提供流畅的游戏体验。 适用人群 C++贪吃蛇小游戏适用于广泛的人群,特别是: C++编程学习者:对于正在学习C++编程的学生或爱好者,这款小游戏是一个很好的实践项目。通过实现游戏,可以加深对C++语法、数据结构、面向对象编程等知识点的理解和应用。 使用场景及目标 C++贪吃蛇小游戏可以在以下场景中使用,并达到以下目标: 编程教学实践:在编程教学课堂上,教师可以使用该游戏作为案例,引导学生完成项目的开发。通过实践,学生可以更好地掌握C++编程技能,并将理论知识应用于实际项目中。 个人项目实践:对于个人学习者,实现贪吃蛇小游戏可以作为自我挑战和实践的机会。通过独立完成项目,可以提升自己的编程能力和解决问题的能力。
recommend-type

ec616DataSheet

移芯NBIOT 芯片,NB芯片,水表电表芯片,烟感 地磁芯片 超弱信号环境业务能力。
recommend-type

zigbee-cluster-library-specification

最新的zigbee-cluster-library-specification说明文档。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

MATLAB柱状图在信号处理中的应用:可视化信号特征和频谱分析

![matlab画柱状图](https://img-blog.csdnimg.cn/3f32348f1c9c4481a6f5931993732f97.png) # 1. MATLAB柱状图概述** MATLAB柱状图是一种图形化工具,用于可视化数据中不同类别或组的分布情况。它通过绘制垂直条形来表示每个类别或组中的数据值。柱状图在信号处理中广泛用于可视化信号特征和进行频谱分析。 柱状图的优点在于其简单易懂,能够直观地展示数据分布。在信号处理中,柱状图可以帮助工程师识别信号中的模式、趋势和异常情况,从而为信号分析和处理提供有价值的见解。 # 2. 柱状图在信号处理中的应用 柱状图在信号处理
recommend-type

HSV转为RGB的计算公式

HSV (Hue, Saturation, Value) 和 RGB (Red, Green, Blue) 是两种表示颜色的方式。下面是将 HSV 转换为 RGB 的计算公式: 1. 将 HSV 中的 S 和 V 值除以 100,得到范围在 0~1 之间的值。 2. 计算色相 H 在 RGB 中的值。如果 H 的范围在 0~60 或者 300~360 之间,则 R = V,G = (H/60)×V,B = 0。如果 H 的范围在 60~120 之间,则 R = ((120-H)/60)×V,G = V,B = 0。如果 H 的范围在 120~180 之间,则 R = 0,G = V,B =
recommend-type

JSBSim Reference Manual

JSBSim参考手册,其中包含JSBSim简介,JSBSim配置文件xml的编写语法,编程手册以及一些应用实例等。其中有部分内容还没有写完,估计有生之年很难看到完整版了,但是内容还是很有参考价值的。