היסטוריה קדומה של חימום
אפילו בשלבים המוקדמים של האבולוציה, היה קל יותר לאדם לחיות איתם באזורים
אחד הגורמים שאפשרו לאנושות להפוךההשקפה הרווחת על כדור הארץ הפכה להיות ההבנה שניתן לחמם גופים, נוזלים וגז סביבנו והחום מאפשר לנו להפוך את החיים לנוחים יותר, מספקים וקלים יותר. כמובן, האדם הפרימיטיבי לא שולט מיד בטכניקת השימוש באש (על אחת כמה וכמה לא מנקודת מבט של שריפה, אלא דווקא חימום). העדויות הראשונות לשימוש אנושי באש לבישול ולחימום נמצאו במזרח אפריקה: בצ'סובאני ליד אגם בארינגו, בקובי פורא ובאולגסאלירי בקניה.
אז, הראיות ב Chesovagni מציגותהם שברי חרס אדומים, שגילם 1.42 מיליון שנה. אם לשפוט לפי קשיותם, הם התחממו ל -400 מעלות צלזיוס. בקניה נמצאו עדויות לשימוש באש הומו ארקטוס כבת 1.5 מיליון שנה, עם משקעים אדומים שיכולים להיווצר רק בטמפרטורות של 200-400 מעלות צלזיוס.
מה זה חימום?
חימום הוא טבעי או מלאכותיהתהליך הפיזי של עליית הטמפרטורה. זה יכול להיות בגלל אנרגיה פנימית או אספקת אנרגיה מבחוץ. עבור האחרון, נעשה שימוש בגוף חימום. העיצובים יכולים להיות שונים מאוד: מאש לכור גרעיני.
מלבד הבדלים במקורות האנרגיה, התהליך עצמוחימום יכול להתרחש הן חיצוני והן פנימי. דוגמאות עדכניות כוללות: חום שנוצר בליבת כדור הארץ עקב האנרגיה הנישאת בזרימות מאגמה; פתרונות במהלך אלקטרוליזה או, אגב, מערכות חימום טבק מודרניות. עם חימום מבחוץ, הכל פשוט - זו אש קלאסית, חימום, מיקרוגל.
חימום מתרחש על ידי הגדלת המהירותתנועה או רטט של מולקולות ואטומים המרכיבים את הגוף. בגופים שונים, תהליך זה מתרחש בדרכים שונות. אם אנחנו מדברים על גזים, אז המולקולות שלהם נעות באקראי במהירות גבוהה (זה יכול להיות מאות מטרים לשנייה) לאורך כל הנפח המלא בגז. במהלך תנועתם המולקולות מתנגשות וקופצות זו מזו ומשנות את מהירות וכיוון התנועה. במקרה של נוזלים, המולקולות בהן רוטטות על מצבי שיווי משקל, מכיוון שהן ממוקמות קרוב מאוד זו לזו, ולעיתים נדירות יחסית יכולות לקפוץ ממצב אחד למשנהו. במוצקים, חלקיקים רוטטים על מיקום שיווי משקל. חימום בכל המקרים הללו מוביל לעובדה שמהירות החלקיקים עולה. לכן, התנועה הכאוטית של חלקיקים נקראת בדרך כלל תרמית בפיזיקה. ועצם החימום של הגוף תלוי בכושר החום שלו ובמוליכות התרמית שלו.
קיבולת חום- כמות החום שנספגת או משתחררת על ידי הגוף במהלך תהליך החימום (קירור) ב-1 K (Kelvin).
מוליכות תרמית- היכולת של גופים להוביל חום מיותרחלקים מחוממים של הגוף לחלקים מחוממים פחות על ידי תנועה כאוטית של חלקיקים (אטומים, מולקולות, אלקטרונים). העברת חום כזו יכולה להתרחש בכל גופים עם חלוקת טמפרטורה לא אחידה, אך מנגנון העברת החום יהיה תלוי במצב צבירת החומר.
חימום משמש היום במגוון רחב שלתחומי חיי האדם: משימוש ביתי בבישול וחימום ועד לניסויים מדעיים ותחבורה. והטבע עצמו משתמש בתהליך הזה: הפשרת קרח, שינויי אקלים, טמפרטורות המים באוקיינוס העולמי עולות, הצמחייה והחי משתנים, נוצרים כימיקלים וסלעים.
רְתִיחָה
הרתחה היא שיטת החימום הנפוצה ביותרמים המשמשים אך ורק בני אדם. לא מדובר רק בבישול, הדורש מים רותחים. הרתיחה מאפשרת לך גם להשמיד את מרבית הטפילים החיים במים, לטהר את המזון, כמו גם לנקות דברים, חפצים מזיהום שומני.
תהליך הרתיחה מורכב משלושה שלבים:בראשונה מופיעות בועות אוויר במים, אשר גולשות מתחתית המיכל, בשנייה - הבועות מתחילות לעלות במהירות אל פני השטח, עכירות מתרחשת, דומה למים הזורמים ממעיין. בשלב השלישי, המים מתחילים לרתוח, בועות גדולות מגיעות לפני השטח והמים עלולים לרסס.
תהליך הרתיחה מלווה בשחרור אדים.בנוסף, כאשר רותחים חלקיקי לכלוך קולואידיים מתיישבים, והמים מתרככים, מכיוון שמלחים מזרזים, וריכוז הרכיבים הנדיפים וכלור חופשי פוחת.
אך עם רתיחה ממושכת היא גוברתריכוז של חומרים שאינם נדיפים. חימום מים למים רותחים אינו יכול להשמיד מתכות כבדות, חומרי הדברה, קוטלי עשבים, חנקות, פנולים ומוצרי שמן. ישנם חיידקים שיכולים לשרוד במים רותחים די הרבה זמן - דקות ואפילו שעות. פריונים לא מושבתים גם כשהם מבושלים במשך 18 דקות בטמפרטורה של 134 מעלות צלזיוס בחיטוי קיטור אטום.
טיפול בחום של מזון
טיפול בחום משמש לבישול של שוניםעמים ותרבויות למספר גדול של מוצרים. בדרך כלל, לעיבוד כזה יש שלוש מטרות: ריכוך, שיפור הטעם או המראה וטיהור, במיוחד כשמדובר במוצרי בשר.
בנוסף לבישול, שיכול להתקיים לא רק עםתהליך הרתיחה, אבל גם מאודה, כמו גם בטמפרטורות נמוכות; אותו סוג של עיבוד כולל בישול בוואקום - סו-ויד, כאשר מוצרים מבושלים באריזה ואקום. בנוסף, קיימת שיטת בישול באוטוקלאב, כאשר הבישול מתרחש בלחץ עודף בטמפרטורה של 110-130 מעלות צלזיוס.
סוג נוסף של טיפול בחום הוא טיגון,שיטת הבישול השנייה בשכיחותה. המוצר נצמד לכלים שמשטחם נמרח בשכבה דקה של שומן חם. אם אנחנו מדברים על מוצרי קמח וקטגוריה מיוחדת של כלים, אז הם משתמשים באפייה בכיריים או בתנור. ומוצרי בשר ודגים מעושנים לעיתים קרובות באמצעות עשן חם וקר.
לשמירה על הטמפרטורה לפני ההנפקה או במהלכהבמהלך ההובלה משתמשים בסוג מיוחד של טיפול - בקרת טמפרטורה. ולהגשה מרהיבה משתמשים בהצתה קצרת טווח של המנה המוגמרת, זה נקרא להבה.
הַסָקָה
התושבים יודעים על שיטת חימום האוויר הזובמדינות רבות - כמעט בלתי אפשרי לשרוד את עונת החורף הארוכה ללא חימום. בשטח רוסיה, טמפרטורת האוויר הממוצעת בתקופה זו היא -19.7 מעלות צלזיוס. חימום מים הוא השיטה הפופולארית והזולה ביותר, אך כיום ישנן אפשרויות נוספות המאפשרות לחמם את ביתו של אדם מודרני. יתר על כן, משימתם כוללת לא רק חימום החדר כדי לפצות על אובדן חום, אלא גם שמירה על הטמפרטורה.
תלוי בשיטה השולטתחימום חלל העברת חום יכול להיות סיעור וזוהר. חימום הסעה פירושו סוג של חימום בו מופץ החום על ידי ערבוב נפחי אוויר חם וקור. החסרונות של חימום קונווקי כוללים הבדל טמפרטורה גדול בחדר (טמפרטורת אוויר גבוהה בחלקו העליון ונמוך בתחתית) וחוסר היכולת לאוורר את החדר מבלי לאבד אנרגיה תרמית. השיטה הקורנת מרמזת על קיום מכשירים מיוחדים המותקנים מתחת לרצפה או מעל האזור המחומם, או מותקנים ישירות על הקירות.
בהתאם למקור החום, החימום יכול להיות מגוון מאוד: מתנור וקיטור לדלק נוזלי ואינפרא אדום.
מערכות חימום קיימות כבר מאות רבות של שנים.אמצעי החימום הראשון הוא אש. ומכשיר החימום הוא היפוקאוסט, "רצפה חמה" עתיקה המשמשת את הרומאים. משטח רצפת האבן התחמם בעזרת גז שיצא מהתנורים והצטבר בחללים שמתחת לרצפה.
ליבת האדמה
"תנור החימום" הגדול בעולם נמצא בלב ליבו של כדור הארץ שלנו נמצא בליבת כדור הארץ. החלק המרכזי והעמוק ביותר של הפלנטה ממוקם מתחת למעטה, וככל הנראה, מורכב מסגסוגת ברזל-ניקל עם תערובת של אלמנטים סידרופיליים אחרים. העומק 2,900 ק"מ. הליבה מחולקת לליבה פנימית מוצקה ברדיוס של כ -1,300 ק"מ ולליבה חיצונית נוזלית בעובי של כ -2,200 ק"מ. הטמפרטורה על פני הליבה המוצקה של כדור הארץ מגיעה ל 6,230 ± 500 K (5,960 ± 500 ° C).
מליבת האדמה, ענקיתשטף חום עולה של מגמה - נזילות. על פני המעטפת הם מתפשטים לצדדים, גורמים להיסחפות יבשתית, ולאחר התקררות הם שוקעים במעמקים. אך לליבה יש מקורות חימום משלה: ריקבון של יסודות רדיואקטיביים ארוכי טווח וחיכוך בין הליבה לשכבות החיצוניות של כדור הארץ, שסיבובם מואט בהדרגה על ידי הגאות והשפל. ובכל זאת הליבה מתקררת ומתגבשת מכך בהדרגה: קוטר הליבה המוצקה הפנימית גדל בכמה סנטימטרים במאה.
חימום בכימיה
עליית טמפרטורה משמשת בכימיקליםתעשיות להאצת העברת מסה ותהליכים כימיים, שתנאי הטמפרטורה שלהם תלויים בנוזל הקירור ובשיטת החימום: אדי מים, נוזלים חמים, גזים נקודתיים, זרם חשמלי וקרינה.
השיטה הנפוצה ביותר באורגניתסינתזה היא רתיחה וחימום. לפי הכלל של ואן הוף, כאשר מחומם ב-10 מעלות צלזיוס, קצב התגובות הכימיות עולה פי 2-4. תגובות כימיות בכימיה אורגנית (בניגוד לכימיה אנאורגנית) מתרחשות לאט למדי. לכן, חימום מאיץ באופן משמעותי את עבודתם של כימאים.
אך תרכובות אורגניות אינן יציבות למדי ותחת השפעה חזקה הן מאופיינות. לכן, במקרים מסוימים התגובות מתבצעות לא באמצעות חימום, אלא עם קירור.
אמבטיות מים משמשות רק במקרים בהםכאשר נדרשת חימום לטמפרטורה שאינה עולה על 100 מעלות צלזיוס. אמבטיות חול משמשות לחשיפה עדינה לטמפרטורות גבוהות או לסידן עדין. טמפרטורת אמבט חול 200-300 מעלות צלזיוס. חימום לטמפרטורות גבוהות מתבצע בתנורי מופל. חישוב מתבצע בכוריות היתוך, המכוסות בדרך כלל במכסים.
חימום חשמלי משמש גם בתעשייה כימית, בעיקר כדי לחסוך כסף. חימום ישיר של מים ותמיסות מימיות עם זרם חשמלי חילופין במתח חשמלי נמוך ממתח הפירוק של נוזלים מראה כי בהספקים ספציפיים נמוכים האנרגיה התרמית המופקת עולה על האנרגיה החשמלית המושקעת המוכנסת לנוזל המחומם.
חימום אינדוקציה
חימום אינדוקציה הוא חומרי חימוםזרמים חשמליים הנגרמים על ידי שדה מגנטי מתחלף. חימום כזה של מוצרים העשויים מחומרים מוליכים - מוליכים - מתרחש באמצעות השדה המגנטי של המשרנים. מערכת המשרן לחומר העבודה היא שנאי חסר גרעין בו המשרן הוא הפיתול העיקרי. החומר הוא פיתול משני קצר. והשטף המגנטי בין הפיתולים סגור באוויר.
בתדירות גבוהה, זרמי החוטים נעקריםהשדה המגנטי שנוצר על ידיהם לשכבות המשטח הדקות של החומר (אפקט העור), וכתוצאה מכך צפיפותם עולה בחדות, וחומר העבודה מתחמם. המשרן עצמו מתחמם מאוד במהלך הפעולה, מכיוון שהוא סופג קרינה משלו. בנוסף, הוא סופג קרינת חום מחומר עבודה חם. משרנים מיוצרים מצינורות נחושת מקוררים במים. מים מסופקים בשאיבה - זה מבטיח בטיחות במקרה של שריפה או לחץ אחר של המשרן.
שיטה זו משמשת במגוון רחב של אזורי תעשייה: החל מהתכה ללא מגע אולטרה מגע ועד תכשיטים וחיטוי מכשירים רפואיים.
חימום דיאלקטרי (מיקרוגל)
לחימום חומרים דיאלקטרייםנעשה שימוש בשדה חשמלי לסירוגין או בגל אלקטרומגנטי - אנחנו מדברים על תנורי מיקרוגל פופולריים, או תנורי מיקרוגל. חימום בתדר גבוה (עם זרמים בתדר גבוה) נוצר בקבלים, ומיקרוגל (קרינה בתדר מיקרו) נוצר במובילי גל ותהודי חלל. בשיטה זו, חימום של גופים נגרם על ידי הפסדים עקב קיטוב דיפול של דיאלקטריים.
החיסרון של שיטה זו הוא ההטרוגניות שלה. בשיטת המיקרוגל מתרחשת רק חימום פני השטח, אשר תלוי במוליכות החום של החומר.
כאשר משתמשים בגלי מיקרוגל אלקטרומגנטייםחימום נגרם על ידי סיבוב דיפול מולקולרי בדיאלקטרי - מולקולת דיפול אופיינית היא מולקולת מים. השיטה נפוצה ביותר להפשרה וחימום מזון. מכיוון שמים במזון מכילים כמות גדולה של מלחים המתנתקים ליונים, המשמשים כמובילים של מטענים חשמליים ומגיבים גם לשדה אלקטרומגנטי מתחלף, חימום המזון נגרם הן על ידי כיוון מחדש של מולקולות דיפול קוטביות והן על ידי תזוזת היונים.
חימום טבק
חימום הטבק, לא שריפתו, הפך להיותהבדל מהותי בין מוצרים אלטרנטיביים ללא עשן המפותחים במרכז המו"פ של פיליפ מוריס (PMI). החברה הסתמכה על טכנולוגיות משבשות, מדע וחדשנות. המרכז מעסיק למעלה מ -430 מדענים ומהנדסים עם התמחויות שונות, אשר מיישמים את כל ניסיונם וידעיהם במשך יותר מעשר שנים בכדי ליצור עתיד ללא עשן סיגריות. החברה עורכת הערכה מדעית מדורגת ומקיפה של המוצרים החדשניים שלה ללא עשן, בהתבסס על פרקטיקות המיושמות בתעשיית התרופות, בהתאם לתקני איכות בינלאומיים, עקרונות נוהלי מעבדה טובים (GLP) ופרקטיקה קלינית טובה (GCP). IQOS עבר את כל שלבי ההערכה המדעית הקפדנית, כולל 18 מחקרים פרה-קליניים ו -10 מחקרים קליניים, במהלכם אושר כי בעת שימוש ב- IQOS נפלטים 95% פחות חומרים מזיקים בהשוואה לסיגריות. *
חָשׁוּב:זה לא אומר הפחתת סיכון של 95%. שימוש ב- IQOS אינו מבטל סיכונים בריאותיים.
* "95% פחות מזהמים" מתייחס לירידה הממוצעת ברמות המזהמים (למעט ניקוטין) בתרסיס IQOS בהשוואה לעשן מסיגרית הייחוס ששימשה במחקר (3R4F).
IQOS משתמשת בטכנולוגיית ™ HeatControl,הבנוי כדלקמן: אלמנט בצורת להב קרמי מחמם את הטבק מבפנים לטמפרטורה שאינה עולה על 350 מעלות צלזיוס. משטר טמפרטורה כזה אינו כולל בעירה, כלומר עשן ואפר אינם נוצרים, אין סיכון של שריפת בגדים, ריפודים ברכב, רהיטים או שריפת מישהו.
הייחודיות של הטכנולוגיה נעוצה בעובדה שחימום מתרחש מבפנים, לא מבחוץ, והאלמנט בא במגע ישיר עם הטבק, לא מצית אותו, אלא מחמם אותו בעדינות. בנוסף, הודות לטכנולוגיות חדשניות, טמפרטורת החימום במהלך הפעלת מכשיר ה- IQOS נשלטת ונשמרת באופן אוטומטי ברמה הנדרשת. עקבות של זהב ופלטינה, המופנים על גוף החימום, יוצרים יחד צמד תרמי המודד ומעביר נתוני טמפרטורה ליחידת בקרה הנמצאת בבעל המכשיר.
בכל דגמי IQOS ללא יוצא מן הכלל - מה-2.4 פלוס הקלאסי ל-IQOS 3 DUOS החדש והאלגנטי ביותר - תוך שימוש בטכנולוגיה פטנטית שפותחה בשוויץ. בעת יצירת IQOS, מדענים ומומחי טכנולוגיה הצליחו לחסל את תהליך הבעירה, והחליפו אותו בחום, כך של-IQOS יש מספר יתרונות בהשוואה להמשך עישון סיגריות. כיום, יותר מ-11 מיליון משתמשים בוגרים ברחבי העולם בחרו ב-IQOS*.
* נתונים המבוססים על כספים פנימייםדיווח PMI, סקרי מבוגרים של IQOS וניתוח שוק נכון [אוקטובר 2020]. לקחנו בחשבון משתמשי IQOS מבוגרים שהפסיקו לחלוטין לעשן סיגריות, ועבורם הצריכה של מקלות טבק PMI הייתה לפחות 70% מכל הטבק המחומם במהלך 7 הימים האחרונים בזמן הסקר.
טיפול בפלזמה
אם נשלב תרמופיזי ותהליכים אלקטרוכימיים על פני האנודה, הקשורים להרתיחה מקומית של הנוזל, ואז תופיע תופעה הנקראת טיפול אלקטרוליט פלזמה. שם אחר הוא חימום אלקטרוליטים אנודיים.
לראשונה, תופעת הזוהר והחימום של אלקטרודותשם לב למספר מדענים במאה ה-19 - ארתור ונהלט, אלכסנדר וולטר וגיאורג סיימון אוהם. הם הוכיחו שכתוצאה מההשפעה התרמית של הזרם על אלקטרודה עם שטח פנים קטן יחסית סביבה, מתרחשת הרתחה מקומית של התמיסה עם היווצרות שכבת אדים ופתיחת המעגל החשמלי. השראות הקיימת במעגל תורמת להופעת ה-emf. ופירוק שכבת האדים-גז עם תופעות אור.
כיום נעשה שימוש נרחב בשיטת חימום זו.להתקשות מהירה של משטחי חלקים - למשל, קרבורינג, ניטרידינג, קידוח, ניטרוקבוריזציה ו / או מרווה באלקטרוליט עובד. והטיפול האלקטרוליטי בפלזמה מגביר את קשיות פני השטח שלה, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה.
חימום בלייזר
נעשה שימוש בעיבוד בלייזר של חומריםבכל מקום, כולל לייצור ננו-צינורות מגרפן. בהתאם לעוצמת ומשך החשיפה לקרינת לייזר, ניתן לחמם את החומר ללא הרס גלוי, להמיס אותו, לאידו ואף לשטוף את תוצרי ההרס.
חישובים מראים שקצב החימום בהקרנת לייזר לחומרים גבוהה מאוד - עד 10-10 מעלות צלזיוס. בתוך זמן קצר לשכבות המשטח יש זמן להתחמם לטמפרטורות גבוהות, להתמוסס ולהתחמם יתר על המידה. במתכת המחוממת-על, לזיהומים יש זמן להתמוסס.
חימום בלייזר זהה לחימום פריקת גז,משמש לריכוז אנרגיה על פני הגרפיט. אנרגיה זו משמשת לריסוס תרמי של גרפיט. בעזרת התזת לייזר מתקבלים כמעט רק צינורות ננו רב שכבתיות - עם מספר השכבות בין 4 ל -24 ואורכים עד 300 ננומטר. במקרה זה, דגימת הגרפיט - המטרה שעליה ממוקדת קרינת הלייזר - ממוקמת בתנור לחימום נוסף.
וקבוצת פיזיקאים תיאורטיים מאחת הלונדוניםהמכללות אפילו העלו שיטה חדשה שתאפשר לייזרים לחמם חומרים מסוימים לטמפרטורות של ליבת השמש ומעלה, אם כי תוך פחות מ -20 קוואדריליון שניות.
האדם בהישגיו הטכנולוגייםתמיד בהשראת הטבע: משימוש באש לבישול וכלה בכורים גרעיניים מודרניים, המבוססים על אותם תהליכים כמו בייצור חום מליבת כדור הארץ. יכולת החום אפשרה לאנושות להפוך למין הדומיננטי על פני כדור הארץ, להרחיב את בית הגידול שלה אפילו לאזורי האקלים הקשים ביותר, להאיץ תגובות כימיות, ליצור חומרים עמידים במיוחד ולבסוף להפוך את החיים לנוחים יותר ומתקדמים טכנולוגית.
לא כולל את הסיכונים.
חומר של שותפים.
ראה גם:
בשל תנועת הלוחות, קרקעית האוקיאנוס השקט נמצאת כעת עמוק מתחת לסין
נוירונים במוח האנושי ורשת הגלקסיות דומים
קרחון יום הדין התגלה כמסוכן יותר ממה שחשבו המדענים. אנחנו מספרים את העיקר