Gammel opvarmningshistorie
Selv i de tidlige stadier af evolutionen var det lettere for mennesket at leve i regioner med
En af de faktorer, der gjorde det muligt for menneskeheden at blivedet fremherskende syn på Jorden er blevet forståelsen af, at kroppe, væsker og gas omkring os kan opvarmes, og varme tillader os at gøre livet mere behageligt, tilfredsstillende og lettere. Naturligvis mestrer den primitive mand ikke straks teknikken til at bruge ild (desto mere ikke fra synspunktet med brænding, men præcist opvarmning). Det første bevis på menneskelig brug af ild til madlavning og opvarmning blev fundet i Østafrika: i Chesowanyi nær Baringo-søen, Koobi Fora og Ologesalirie i Kenya.
Så bevisene i Chesovagni præsentererer fragmenter af rød ler, som er 1,42 millioner år gammel. At dømme efter deres hårdhed blev de opvarmet til 400 ° C. I Kenya er der fundet beviser for brugen af Homo erectus-ild, cirka 1,5 millioner år gammel, med røde aflejringer, der kun kan dannes ved temperaturer på 200-400 ° C.
Hvad er opvarmning?
Opvarmning er naturlig eller kunstigden fysiske proces med temperaturstigning. Dette kan skyldes intern energi eller tilførsel af energi udefra. Til sidstnævnte anvendes et varmeelement. Design kan være meget forskellige: fra brand til en atomreaktor.
Bortset fra forskelle i energikilder, selve processenopvarmning kan ske både udvendigt og indvendigt. Nylige eksempler omfatter: varme genereret i jordens kerne på grund af energien båret af magmastrømme; løsninger under elektrolyse eller i øvrigt moderne tobaksvarmesystemer. Med opvarmning udefra er alt enkelt - det er en klassisk ild, opvarmning, mikroovn.
Opvarmning sker ved at øge hastighedenbevægelse eller vibration af molekyler og atomer, der udgør kroppen. I forskellige organer finder denne proces sted på forskellige måder. Hvis vi taler om gasser, bevæger deres molekyler sig kaotisk ved høje hastigheder (det kan være hundreder af meter pr. Sekund) gennem hele volumen fyldt med gas. Under deres bevægelse kolliderer og hopper molekylerne fra hinanden og ændrer bevægelseshastighed og retning. I tilfælde af væsker vibrerer molekylerne i dem omkring ligevægtspositioner, da de er meget tæt på hinanden og relativt sjældent kan hoppe fra en position til en anden. I faste stoffer vibrerer partikler omkring en ligevægtsposition. Opvarmning fører i alle disse tilfælde til, at partiklenes hastighed øges. Derfor kaldes partiklernes kaotiske bevægelse normalt termisk i fysik. Og selve opvarmningen af kroppen afhænger af dets varmekapacitet og varmeledningsevne.
Varmekapacitet- mængden af varme absorberet eller frigivet af en krop under processen med opvarmning (afkøling) med 1 K (Kelvin).
Varmeledningsevne- legemers evne til at lede varme fra mereopvarmede dele af kroppen til mindre opvarmede dele ved kaotisk bevægelse af partikler (atomer, molekyler, elektroner). En sådan varmeoverførsel kan forekomme i alle legemer med en ikke-ensartet temperaturfordeling, men mekanismen for varmeoverførsel afhænger af tilstanden for sammenlægning af stof.
Opvarmning bruges i dag i en lang række afområder af menneskelivet: fra husholdningsbrug til madlavning og opvarmning til videnskabelige eksperimenter og transport. Og naturen bruger selv denne proces: is smelter, klimaændringer, vandtemperaturer i verdenshavet stiger, flora og fauna ændrer sig, kemikalier og klipper dannes.
Kogende
Kogning er den mest almindelige opvarmningsmetodevand, der udelukkende bruges af mennesker. Det handler ikke kun om madlavning, som kræver kogende vand. Kogning giver dig også mulighed for at ødelægge de fleste af de parasitter, der lever i vandet, at dekontaminere mad såvel som at rense ting, genstande fra fedtforurening.
Kogeprocessen består af tre trin:på den første vises luftbobler i vandet, der glider fra bunden af beholderen, på den anden - boblerne begynder at stige hurtigt til overfladen, der forekommer uklarhed, der ligner vand, der løber fra en kilde. I tredje fase begynder vand at koge, store bobler når overfladen, og vand kan sprøjte.
Kogeprocessen ledsages af frigivelse af damp.Derudover sætter kolloidale snavspartikler sig under kogning, og vandet blødgør, da salte udfældes, og koncentrationen af flygtige komponenter og frit klor falder.
Men ved langvarig kogning øges detkoncentration af ikke-flygtige stoffer. Opvarmning af vand til kogende vand kan ikke ødelægge tungmetaller, pesticider, herbicider, nitrater, phenoler og olieprodukter. Der er mikrober, der kan overleve i kogende vand i ganske lang tid - minutter eller endda timer. Prioner deaktiveres ikke, selv når de koges i 18 minutter ved 134 ° C i en forseglet dampautoklav.
Varmebehandling af mad
Varmebehandling bruges til madlavning af forskelligefolk og kulturer til et stort antal produkter. Typisk har en sådan behandling tre formål: blødgøring, forbedring af smag eller udseende og dekontaminering, især når det kommer til kødprodukter.
Ud over madlavning, som kan foregå ikke kun medprocessen med kogning, men også dampet, såvel som ved lav temperatur; den samme type forarbejdning omfatter madlavning i vakuum - sous vide, når produkter tilberedes i vakuumemballage. Derudover er der en metode til tilberedning i autoklave, hvor tilberedningen sker under overtryk ved en temperatur på 110–130°C.
En anden type varmebehandling er stegning,den næst mest almindelige tilberedningsmetode. Produktet klæber til fade, hvis overflade er smurt med et tyndt lag varmt fedt. Hvis vi taler om melprodukter og en særlig kategori af retter, bruges bagning i en kogeplade eller ovn. Og kød og fiskeprodukter ryges ofte ved hjælp af varm og kold røg.
For at opretholde temperaturen før dosering eller underunder transport anvendes en særlig type behandling - temperaturregulering. Og til en effektiv servering anvendes kortvarig antændelse af den færdige skål, dette kaldes flammende.
Opvarmning
Beboere kender til denne metode til opvarmning af luftenmange lande - det er næsten umuligt at overleve den lange vintersæson uden opvarmning. På Ruslands område er den gennemsnitlige lufttemperatur i denne periode -19,7 ° C. Vandopvarmning er den mest populære og billigste metode, men i dag er der andre muligheder, der giver dig mulighed for at opvarme hjemmet til en moderne person. Desuden inkluderer deres opgave ikke kun opvarmning af rummet for at kompensere for varmetab, men også opretholdelse af temperaturen.
Afhængig af den dominerende metodeVarmeoverførsel rumopvarmning kan være konvektiv og strålende. Konvektiv opvarmning betyder en type opvarmning, hvori varme fordeles på grund af blanding af volumener varm og kold luft. Ulemperne ved konvektiv opvarmning inkluderer en stor temperaturforskel i rummet (høj lufttemperatur øverst og lav nederst) og umuligheden af at ventilere rummet uden at miste termisk energi. Strålingsmetoden indebærer tilstedeværelsen af specielle enheder, der er installeret under gulvet eller over det opvarmede område eller monteret direkte i væggene.
Afhængigt af varmekilden kan opvarmning være meget forskelligartet: fra komfur og damp til flydende brændstof og infrarød.
Varmesystemer har eksisteret i mange hundrede år.Det første opvarmningsmiddel er ild. Og varmeenheden er hypocaust, et gammelt "varmt gulv", der bruges af romerne. Stengulvets overflade blev opvarmet ved hjælp af gas, der kom ud af ovnene og akkumulerede i hulrummene under gulvet.
Jordens kerne
Verdens største "varmelegeme" er placeret iselve hjertet på vores planet er i kernen på jorden. Den centrale og dybeste del af planeten er placeret under kappen og består formentlig af en jern-nikkel-legering med en blanding af andre siderofile elementer. Dybden er 2.900 km. Kernen er opdelt i en solid indre kerne med en radius på ca. 1.300 km og en flydende ydre kerne ca. 2.200 km tyk. Temperaturen på overfladen af Jordens faste kerne når 6.230 ± 500 K (5.960 ± 500 ° C).
Kolossaltstigende varmestrømme af magma - fjer. På overfladen af kappen spredes de til siderne og forårsager kontinentaldrift, og når de køles ned, synker de ned i dybet. Men kernen har sine egne opvarmningskilder: henfaldet af langlivede radioaktive elementer og friktion mellem kernen og de ydre lag på jorden, hvis rotation gradvist bremses af tidevandet. Og alligevel køler kernen ned og krystalliserer sig gradvist ud fra dette: Diameteren på den indre faste kerne øges med flere centimeter pr. Århundrede.
Opvarmning inden for kemi
Temperaturstigning bruges i kemikalierindustrier til at fremskynde masseoverførsel og kemiske processer, hvis temperaturforhold afhænger af kølevæske og opvarmningsmetode: vanddamp, varme væsker, punktgasser, elektrisk strøm og stråling.
Den mest almindelige metode i økologisksyntese er kogning og opvarmning. Ifølge Van't Hoffs regel stiger hastigheden af kemiske reaktioner med 2-4 gange, når den opvarmes med 10°C. Kemiske reaktioner i organisk kemi (i modsætning til uorganisk kemi) forløber ret langsomt. Derfor fremskynder opvarmning betydeligt kemikernes arbejde.
Men organiske forbindelser er ret ustabile, og under stærk indflydelse vil de tjære. Derfor udføres reaktionerne i nogle tilfælde ikke med opvarmning, men med afkøling.
Vandbade bruges kun i tilfælde, hvornår der kræves opvarmning til en temperatur, der ikke overstiger 100 ° С. Sandbade bruges til skånsom udsættelse for høje temperaturer eller til skånsom forkalkning. Sandbadstemperatur 200-300 ° С. Opvarmning til høje temperaturer udføres i muffelovne. Calcination udføres i digler, der normalt er dækket af låg.
Elvarme bruges også ikemisk industri, primært for at spare penge. Direkte opvarmning af vand og vandige opløsninger med elektrisk vekselstrøm ved en elektrisk spænding, der er lavere end væskes nedbrydningsspænding, viser, at ved lave specifikke kræfter overstiger den genererede termiske energi den forbrugte elektriske energi, der indføres i den opvarmede væske.
Induktionsopvarmning
Induktionsopvarmning er opvarmning af materialerelektriske strømme, der induceres af et alternerende magnetfelt. Sådan opvarmning af produkter lavet af ledende materialer - ledere - sker ved hjælp af induktorernes magnetfelt. Arbejdsstykkeinduktorsystemet er en kerneløs transformator, hvor induktoren er den primære vikling. Emnet er en kortsluttet sekundærvikling. Og den magnetiske strømning mellem viklingerne er lukket i luften.
Virvelstrømme forskydes ved høj frekvensdet magnetiske felt, der dannes af dem i de tynde overfladelag af emnet (hudeffekt), hvilket resulterer i, at deres tæthed stiger kraftigt, og emnet opvarmes. Induktoren bliver meget varm under drift, da den absorberer sin egen stråling. Derudover absorberer den varmestråling fra et varmt emne. Induktorer er lavet af kobberrør afkølet af vand. Vand tilføres ved sugning - dette sikrer sikkerhed i tilfælde af gennembrænding eller anden trykaflastning af induktoren.
Denne metode bruges i en lang række industrielle områder: fra ultrarent smeltning uden kontakt til smykker og desinfektion af medicinske instrumenter.
Dielektrisk opvarmning (mikrobølgeovn)
Til opvarmning af dielektriske materialerder bruges et vekslende elektrisk felt eller elektromagnetisk bølge - vi taler om populære mikrobølgeovne, eller mikrobølgeovne. Højfrekvent opvarmning (med højfrekvente strømme) skabes i kondensatorer, og mikrobølge (mikrohøjfrekvent stråling) skabes i bølgeledere og hulrumsresonatorer. Med denne metode er opvarmning af legemer forårsaget af tab på grund af dipolarisering af dielektriske stoffer.
Ulempen ved denne metode er dens heterogenitet. Med mikrobølgemetoden sker der kun overfladevarme, som afhænger af materialets varmeledningsevne.
Når du bruger elektromagnetiske mikrobølgebølgeropvarmning er forårsaget af molekylær dipolrotation i et dielektrikum - et typisk dipolmolekyle er et vandmolekyle. Metoden bruges mest til optøning og opvarmning af mad. Da vand i mad indeholder en stor mængde salte, der adskiller sig til ioner, der tjener som bærere af elektriske ladninger og også reagerer på et skiftende elektromagnetisk felt, skyldes opvarmningen af fødevarer både omorientering af polære dipolmolekyler og forskydning af ioner.
Opvarmning af tobak
Opvarmning af tobak, ikke afbrænding, er bleveten grundlæggende differentiator for alternative røgfri produkter, der udvikles i Philip Morris International (PMI) F & U-center. Virksomheden har påberåbt sig forstyrrende teknologier, videnskab og innovation. Centret beskæftiger mere end 430 forskere og ingeniører med forskellige specialiteter, der har brugt al deres erfaring og viden i mere end 10 år for at skabe en fremtid uden cigaretrøg. Virksomheden foretager en trinvis og omfattende videnskabelig vurdering af sine innovative røgfri produkter, baseret på den praksis, der anvendes i medicinalindustrien, efter internationale kvalitetsstandarder, principperne for god laboratoriepraksis (GLP) og god klinisk praksis (GCP). IQOS har bestået alle stadier af streng videnskabelig evaluering, inklusive 18 prækliniske og 10 kliniske undersøgelser, hvor det blev bekræftet, at der ved anvendelse af IQOS udledes 95% mindre skadelige stoffer sammenlignet med cigaretter. *
Vigtig:dette betyder ikke en reduktion på 95% i risikoen. Brug af IQOS eliminerer ikke sundhedsrisici.
* "95 % færre kontaminanter" refererer til den gennemsnitlige reduktion i forureningsniveauer (eksklusive nikotin) i IQOS-aerosolen sammenlignet med røg fra referencecigaretten, der blev brugt i undersøgelsen (3R4F).
IQOS bruger HeatControl ™ -teknologi,som er arrangeret som følger: et keramisk bladformet element varmer tobakken indefra til en temperatur, der ikke overstiger 350 ° C. Et sådant temperaturregime udelukker forbrænding, hvilket betyder, at der ikke dannes røg og aske. Der er ingen risiko for at brænde tøj, polstring i bilen, møbler eller brænde nogen.
Det unikke ved teknologien ligger i, atopvarmning sker indefra, ikke udvendigt, og elementet kommer i direkte kontakt med tobakken, antænder den ikke, men opvarmer den forsigtigt. Derudover styres og opretholdes opvarmningstemperaturen under drift af IQOS-enheden automatisk og opretholdes på det krævede niveau takket være innovative teknologier. Spor af guld og platin, der påføres varmeelementet, danner sammen et termoelement, der måler og overfører temperaturdata til en styreenhed, der er placeret i enhedens holder.
I alle IQOS-modeller uden undtagelse – fraden klassiske 2.4 Plus til den nyeste og mest elegante IQOS 3 DUOS - ved hjælp af patenteret teknologi udviklet i Schweiz. Ved oprettelsen af IQOS lykkedes det forskere og teknologieksperter at eliminere forbrændingsprocessen og erstatte den med varme, så IQOS har en række fordele i forhold til at fortsætte med at ryge cigaretter. I dag har mere end 11 millioner voksne brugere over hele verden valgt IQOS*.
* Data baseret på intern økonomiPMI-rapportering, IQOS voksenundersøgelser og markedsanalyse pr. [Oktober 2020]. Vi tog højde for voksne IQOS-brugere, der helt stoppede med at ryge cigaretter, og for hvem forbruget af PMI-tobakspinde var mindst 70% af al opvarmet tobak i løbet af de sidste 7 dage på tidspunktet for undersøgelsen.
Plasmabehandling
Hvis vi kombinerer termofysisk ogelektrokemiske processer på overfladen af anoden, forbundet med lokal kogning af væsken, så vil et fænomen kaldet elektrolyt-plasmabehandling resultere. Et andet navn er anodisk elektrolytopvarmning.
For første gang fænomenet glød og opvarmning af elektroderbemærket af flere videnskabsmænd i det 19. århundrede - Arthur Wehnelt, Alexander Walter og Georg Simon Ohm. De beviste, at som et resultat af den termiske effekt af strøm på en elektrode med et relativt lille overfladeareal omkring det, sker der lokal kogning af opløsningen med dannelsen af et damplag og åbning af det elektriske kredsløb. Induktansen til stede i kredsløbet bidrager til udseendet af emf. og nedbrydning af damp-gas-laget med lysfænomener.
Denne opvarmningsmetode er meget brugt i dag.til højhastighedshærdning af deleoverflader - for eksempel karburering, nitrering, borering, nitrocarburisering og / eller quenching i en fungerende elektrolyt. Og elektrolytisk plasmabehandling af stål øger dets overfladehårdhed, slidstyrke og korrosionsbestandighed.
Laseropvarmning
Der anvendes laserbearbejdning af materialeroveralt, også til fremstilling af nanorør fra grafen. Afhængigt af intensiteten og varigheden af eksponeringen for laserstråling er det muligt at opvarme materialet uden synlig ødelæggelse, smelte det, fordampe det og endda vaske destruktionsprodukterne væk.
Beregninger viser, at opvarmningshastigheden vedlaserbestråling af materialer er meget høj - op til 10–10 ° C / s. På kort tid har overfladelagene tid til at varme op til høje temperaturer, smelte og overophedes. I det overophedede metal har urenheder tid til at opløses.
Laseropvarmning er den samme som gasudledningsopvarmning,bruges til at koncentrere energi på overfladen af grafit. Denne energi bruges til termisk sprøjtning af grafit. Med laserforstøvning opnås praktisk talt kun flerlags nanorør - med antallet af lag fra 4 til 24 og op til 300 nm i længden. I dette tilfælde placeres grafitprøven - det mål, som laserstrålingen er fokuseret på - i en ovn til yderligere opvarmning.
Og en gruppe teoretiske fysikere fra en af Londoncolleges er endda kommet med en ny metode, der kan gøre det muligt for lasere at opvarme bestemte materialer til temperaturer i solkernen og derover, om end på så lidt som 20 kvadrillion sekunder.
Mennesket i sine teknologiske præstationeraltid inspireret af naturen: fra brugen af ild til madlavning og slutning med moderne atomreaktorer, der er baseret på de samme processer som ved generering af varme fra jordens kerne. Evnen til opvarmning har gjort det muligt for menneskeheden at blive den dominerende art på planeten, udvide sit levested selv til de mest alvorlige klimazoner, fremskynde kemiske reaktioner, skabe superholdige materialer og endelig gøre livet mere behageligt og teknologisk avanceret.
Ekskluderer ikke risici.
Tilknyttet materiale.
Se også:
På grund af pladebevægelse er bunden af Stillehavet nu dybt under Kina
Neuroner i den menneskelige hjerne og netværket af galakser er ens
Dommedagsbreen viste sig at være farligere end forskere troede. Vi fortæller det vigtigste