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/ NetNews Usenet Archive 1992 #18 / NN_1992_18.iso / spool / sci / physics / 13167 < prev    next >
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Text File  |  1992-08-20  |  4.0 KB  |  97 lines

  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!gatech!darwin.sura.net!jvnc.net!princeton!phoenix.Princeton.EDU!xie
  3. From: xie@phoenix.Princeton.EDU (Yan-bo Xie)
  4. Subject: Re: any equations that can help determine ice melting rate?
  5. Message-ID: <1992Aug20.205438.27574@Princeton.EDU>
  6. Originator: news@nimaster
  7. Sender: news@Princeton.EDU (USENET News System)
  8. Nntp-Posting-Host: phoenix.princeton.edu
  9. Organization: Princeton University
  10. References: <1992Aug20.102335.20303@hemlock.cray.com>
  11. Date: Thu, 20 Aug 1992 20:54:38 GMT
  12. Lines: 83
  13.  
  14. From article <1992Aug20.102335.20303@hemlock.cray.com>, by horan@hemlock05.cray.com (Rick Horan):
  15. > hi,
  16. > i am looking for some type of equation that help me
  17. > determine the rate of ice melting. for example,
  18. > how long would it take 100 lbs of ice to melt if it's size is
  19. > square and at room temp of 78 degrees F. 
  20. > i am not a physicist,
  21. > i am merely a computer geek. a friend of mine called and asked
  22. > if i could find this out for a radio contest to give away a car (or something,
  23. > i don't remember what the prize is) to whoever can guess how long
  24. > it would take to melt a 300 lb ice cube.
  25. >  
  26. > thanx for any info you can give.
  27. > -- 
  28. > ==============================================================================
  29. > Rick Horan
  30. > horan@hemlock.cray.com
  31. > 612-683-5357
  32.  
  33. It may be not easy to guess.  first of all, if there is wind, the
  34. melting rate may be greater than that when windless.
  35.  
  36. But when the condition is specified, one can still try hard to
  37. obtain a number from the microscopic theory.
  38.  
  39. The physics assumptions I am going to make are the following:
  40.  
  41. 1) For given Temperature, the air obeys the Boltzmann distribution.
  42.  
  43. 2) When a particular air molecular hit the surface of the ice,
  44. its emitting distributistribution (constrained by the boundary condition)
  45. is given by the Boltzmann distribution function at T=0C.
  46.  
  47. 3) Therefore one can calculate how much energy does that air
  48. molecular give away to the ice.
  49.  
  50. 4) Know the latent heat for the ice-water-(water air).  In
  51. any general physics books.
  52.  
  53. 5) Now the most difficult part of the problem is to determine
  54. what the effective temperature T is for the air moleculars
  55. which hit on the ice surface.  This is very sensitively dependent of
  56. the condition of the ice.  If there is a strong wind, approximately,
  57. you can just take T=78F.  But if there is no wind as in the case of
  58. a big, but pretty closed room, then T is much below 78F.
  59. Suppose we know the temperature dependence of the air as function
  60. of the distance how far away from the ice, then the effective
  61. T is given by T(d) with d is the mean free path of the air moleculars.
  62.  
  63. 6) If the air (in macroscopic point of view) is really at rest,
  64. the dependence of T(d) needs the detail information how the
  65. room temperature is kept, ...  But in general if there is turbulance
  66. in the room, T(d) would be still much greater than 0C.  However,
  67. since the answer is very sensitivie to the value of T(d)-0C,
  68. the difference between T(d) and the melting temperature.
  69. For example, a small disturblance may yield T(d)=1C, or a large
  70. one may give T(d)=10C.  Again it should be reminded, the condition
  71. is very important here.  To give an example, supposed there is no
  72. wind, and suppose the temperature is a linear function of the height
  73. between the ice surface and the ceiling, then T(d) is very small indeed
  74. (take d=1000A) T(d)=10**(-6)C.  This just gives you some idea about
  75. how this melting rate does depend on the condition.  But if anyway
  76. we assume T(d)=1C, we can still go further.
  77.  
  78. 7).After find T(d), use the Boltzmann function to calculate how
  79. many moleculars hit on the ice surface per second and thus one
  80. can obtain the energy obtained by ice per second.  Divide this number
  81. the latent heat, then one can calcualte how much ice is melted per
  82. second.  It may be important to point out that T(d) may depend
  83. on the shape of the ice as well as its size.
  84.  
  85. Although this may be not very helpful to your prize, it should
  86. be helpful in understanding the problem, in particular the 
  87. crucial point, namely T(d).
  88.  
  89. Yan-Bo Xie
  90.  
  91.