Senā apkures vēsture
Pat agrīnās evolūcijas stadijās cilvēkiem bija vieglāk dzīvot reģionos, ar kuriem
Viens no faktoriem, kas ļāva cilvēcei kļūtuz Zemes valdošais viedoklis ir kļuvis par izpratni, ka ķermeņus, šķidrumus un gāzi ap mums var sildīt, un siltums ļauj mums padarīt dzīvi ērtāku, piepildītāku un vieglāku. Protams, pirmatnējais cilvēks uzreiz nepārvaldīja uguns izmantošanas tehniku (vēl jo vairāk ne no degšanas, bet precīzi sildīšanas viedokļa). Pirmie pierādījumi par uguns izmantošanu cilvēkiem vārīšanai un karsēšanai tika atrasti Austrumāfrikā: Česovani netālu no Baringo ezera, Koobi Fora un Ologesalirie Kenijā.
Tātad pierādījumi Česovagni liecinair sarkanā māla fragmenti, kuru vecums ir 1,42 miljoni gadu. Spriežot pēc to cietības, tie tika sasildīti līdz 400 ° C. Kenijā ir atrasti pierādījumi par aptuveni 1,5 miljonus gadu veca Homo erectus uguns izmantošanu ar sarkanām nogulsnēm, kas var veidoties tikai 200–400 ° C temperatūrā.
Kas ir apkure?
Apkure ir dabiska vai mākslīgatemperatūras paaugstināšanās fiziskais process. Tas var būt saistīts ar iekšējo enerģiju vai enerģijas piegādi no ārpuses. Attiecībā uz pēdējo tiek izmantots sildelements. Konstrukcijas var būt ļoti dažādas: sākot no uguns līdz kodolreaktoram.
Ja neskaita atšķirības enerģijas avotos, pats processapkure var notikt gan ārēji, gan iekšēji. Jaunākie piemēri ir: siltums, kas rodas Zemes kodolā, pateicoties magmas plūsmu nesošajai enerģijai; risinājumi elektrolīzes laikā vai, starp citu, modernas tabakas sildīšanas sistēmas. Ar apkuri no ārpuses viss ir vienkārši - tas ir klasisks ugunskurs, apkure, mikroviļņu krāsns.
Apkure notiek, palielinot ātrumuķermeni veidojošo molekulu un atomu kustība vai vibrācija. Dažādās ķermeņos šis process notiek dažādos veidos. Ja mēs runājam par gāzēm, tad to molekulas haotiski pārvietojas lielā ātrumā (tas var būt simtiem metru sekundē) visā ar gāzi piepildītajā tilpumā. Kustības laikā molekulas saduras un atsitās viena no otras, mainot kustības ātrumu un virzienu. Šķidrumu gadījumā tajās esošās molekulas vibrē aptuveni līdzsvara stāvoklī, jo tās atrodas ļoti tuvu viena otrai un salīdzinoši reti var pāriet no vienas pozīcijas uz otru. Cietās daļiņas vibrē aptuveni līdzsvara stāvoklī. Sildīšana visos šajos gadījumos noved pie tā, ka daļiņu ātrums palielinās. Tāpēc daļiņu haotisko kustību fizikā parasti sauc par termisko. Un pati ķermeņa sasilšana ir atkarīga no tā siltuma jaudas un siltuma vadītspējas.
Siltuma jauda- siltuma daudzums, ko ķermenis absorbē vai izdala sildīšanas (dzesēšanas) procesā par 1 K (Kelvins).
Siltumvadītspēja- ķermeņu spēja vadīt siltumu no vairāksasildītās ķermeņa daļas līdz mazāk sasildītām daļām haotiskas daļiņu (atomu, molekulu, elektronu) kustības dēļ. Šāda siltuma apmaiņa var notikt visos ķermeņos ar nevienmērīgu temperatūras sadalījumu, bet siltuma pārneses mehānisms būs atkarīgs no vielas agregācijas stāvokļa.
Mūsdienās apkure tiek izmantota ļoti dažādos veidoscilvēka dzīves jomas: no mājas izmantošanas ēdiena gatavošanā un apkurē līdz zinātniskiem eksperimentiem un transportēšanai. Un pati daba izmanto šo procesu: kūst ledus, mainās klimats, paaugstinās ūdens temperatūra Pasaules okeānā, mainās flora un fauna, veidojas ķīmiskās vielas un ieži.
Vārīšanās
Vārīšana ir visizplatītākā apkures metodeūdens, ko lieto tikai cilvēki. Tas nav tikai ēdiena gatavošana, kas prasa verdošu ūdeni. Vārīšana ļauj arī iznīcināt lielāko daļu parazītu, kas dzīvo ūdenī, attīrīt pārtiku, kā arī notīrīt lietas, priekšmetus no taukskābju piesārņojuma.
Vārīšanās process sastāv no trim posmiem:pirmajā ūdenī parādās gaisa burbuļi, kas noslīd no trauka apakšas, otrajā - burbuļi sāk strauji celties uz virsmu, rodas duļķainība, kas līdzinās ūdenim, kas tek no avota. Trešajā posmā ūdens sāk vārīties, uz virsmas nonāk lieli burbuļi, un ūdens var izsmidzināt.
Vārīšanās procesu papildina tvaika izdalīšanās.Turklāt vārīšanās laikā koloidālās netīrumu daļiņas nosēžas un ūdens mīkstina, jo sāļi nogulsnējas, un gaistošo komponentu un brīvā hlora koncentrācija samazinās.
Bet ar ilgstošu vārīšanos tas palielināsgaistošo vielu koncentrācija. Ūdens sildīšana līdz verdošam ūdenim nevar iznīcināt smagos metālus, pesticīdus, herbicīdus, nitrātus, fenolus un naftas produktus. Ir mikrobi, kas verdošā ūdenī var izdzīvot diezgan ilgi - minūtes vai pat stundas. Prioni netiek deaktivizēti, pat vārot 18 minūtes 134 ° C temperatūrā noslēgtā tvaika autoklāvā.
Pārtikas termiskā apstrāde
Termisko apstrādi izmanto dažādu ēdienu gatavošanātautām un kultūrām, kas paredzētas daudziem produktiem. Parasti šādai pārstrādei ir trīs mērķi: mīkstināšana, garšas vai izskata uzlabošana un attīrīšana, īpaši attiecībā uz gaļas produktiem.
Papildus ēdiena gatavošanai, kas var notikt ne tikai arvārīšanas process, bet arī tvaicēts, kā arī zemā temperatūrā, tas pats apstrādes veids ietver gatavošanu vakuumā - sous vide, kad produktus gatavo vakuumiepakojumā. Turklāt ir gatavošanas metode autoklāvā, kur vārīšana notiek zem pārmērīga spiediena 110–130°C temperatūrā.
Cits termiskās apstrādes veids ir cepšana,otra visizplatītākā gatavošanas metode. Produkts pielīp pie traukiem, kuru virsma ir iesmērēta ar plānu karstu tauku slāni. Ja mēs runājam par miltu izstrādājumiem un īpašu ēdienu kategoriju, tad tiek izmantota cepšana plīts vai krāsnī. Gaļas un zivju produktus bieži kūpina, izmantojot karstus un aukstus dūmus.
Lai uzturētu temperatūru pirms dozēšanas vai tās laikātransportēšanas laikā tiek izmantots īpašs apstrādes veids - temperatūras kontrole. Lai efektīvi pasniegtu, tiek izmantota īslaicīga gatavā ēdiena aizdedzināšana, to sauc par liesmojošu.
Apkure
Iedzīvotāji zina par šo gaisa sildīšanas metodidaudzās valstīs - gandrīz neiespējami pārdzīvot garo ziemas sezonu bez apkures. Krievijas teritorijā vidējā gaisa temperatūra šajā periodā ir –19,7 ° C. Ūdens sildīšana ir vispopulārākā un lētākā metode, taču šodien ir arī citas iespējas, kas ļauj sildīt mūsdienu cilvēka māju. Turklāt viņu uzdevums ietver ne tikai telpas apsildīšanu, lai kompensētu siltuma zudumus, bet arī temperatūras uzturēšanu.
Atkarībā no dominējošās metodesTelpas siltuma pārneses sildīšana var būt konvekcija un izstarošana. Konvektīvā apkure ir apkures veids, kurā siltums tiek sadalīts, sajaucot karstā un aukstā gaisa apjomus. Konvekcijas sildīšanas trūkumi ir liela temperatūras starpība telpā (augsta gaisa temperatūra augšpusē un zema apakšā) un neiespējamība ventilēt telpu, nezaudējot siltumenerģiju. Izstarojošā metode nozīmē īpašu ierīču klātbūtni, kas tiek uzstādītas zem grīdas vai virs apsildāmās zonas vai piestiprinātas tieši sienās.
Atkarībā no siltuma avota apkure var būt ļoti dažāda: no plīts un tvaika līdz šķidrajam kurināmajam un infrasarkanajam.
Apkures sistēmas pastāv jau daudzus simtus gadu.Pirmais apkures līdzeklis ir uguns. Un apkures ierīce ir hipokausts, sena "silta grīda", ko izmanto romieši. Akmens grīdas virsma tika sasildīta ar gāzes palīdzību, kas iznāca no krāsnīm un uzkrājas dobumos zem grīdas.
Zemes kodols
Pasaulē atrodas lielākais "sildītājs"pati mūsu planētas sirds atrodas Zemes kodolā. Planētas centrālā un dziļākā daļa atrodas zem apvalka un, domājams, sastāv no dzelzs-niķeļa sakausējuma ar citu siderofilu elementu piejaukumu. Dziļums ir 2900 km. Kodols ir sadalīts cietā iekšējā kodolā, kura rādiuss ir aptuveni 1300 km, un šķidrā ārējā kodola, kura biezums ir aptuveni 2200 km. Temperatūra uz Zemes cietā kodola virsmas sasniedz 6 230 ± 500 K (5960 ± 500 ° C).
No zemes kodola kolosālsaugošie magmas - plūmju siltuma plūsmas. Apmetnes virspusē tie izplatās uz sāniem, izraisot kontinentālo novirzi, un pēc atdzišanas viņi iegrimst dziļumos. Bet kodolam ir savi apkures avoti: ilgstoši dzīvojošo radioaktīvo elementu sabrukšana un berze starp serdi un Zemes ārējiem slāņiem, kuru rotāciju plūdmaiņas pakāpeniski palēnina. Un tomēr serde atdziest un no tā pamazām izkristalizējas: iekšējā cietā kodola diametrs gadsimta laikā palielinās par vairākiem centimetriem.
Apkure ķīmijā
Temperatūras paaugstināšanu izmanto ķīmiskajā vielānozarēs, lai paātrinātu masas pārnesi un ķīmiskos procesus, kuru temperatūras apstākļi ir atkarīgi no dzesēšanas šķidruma un sildīšanas metodes: ūdens tvaiki, karsti šķidrumi, punktveida gāzes, elektriskā strāva un starojums.
Visizplatītākā metode bioloģiskajāsintēze ir vārīšana un karsēšana. Saskaņā ar Van Hofa likumu, karsējot par 10°C, ķīmisko reakciju ātrums palielinās 2–4 reizes. Ķīmiskās reakcijas organiskajā ķīmijā (atšķirībā no neorganiskās ķīmijas) notiek diezgan lēni. Tāpēc apkure ievērojami paātrina ķīmiķu darbu.
Bet organiskie savienojumi ir diezgan nestabili, un spēcīgā ietekmē tie kavējas. Tāpēc dažos gadījumos reakcijas tiek veiktas nevis ar karsēšanu, bet gan ar dzesēšanu.
Ūdens vannas tiek izmantotas tikai gadījumos, kadkad nepieciešama apkure līdz temperatūrai, kas nepārsniedz 100 ° С. Smilšu vannas tiek izmantotas maigai iedarbībai augstā temperatūrā vai saudzīgai aizdedzināšanai. Smilšu vannas temperatūra 200-300 ° С. Sildīšana līdz augstām temperatūrām tiek veikta mufeļkrāsnīs. Kalcinēšanu veic tīģelīšos, kas parasti ir pārklāti ar vākiem.
Tiek izmantota arī elektriskā apkureķīmiskā rūpniecība, galvenokārt, lai ietaupītu naudu. Tieša ūdens un ūdens šķīdumu karsēšana ar maiņstrāvu elektriskajā spriegumā, kas ir zemāks par šķidrumu sadalīšanās spriegumu, parāda, ka pie zemām īpatnējām jaudām saražotā siltumenerģija pārsniedz uzkarsētajā šķidrumā ievadīto iztērēto elektroenerģiju.
Indukcijas apkure
Indukcijas apkure ir apkures materiālielektriskās strāvas, kuras inducē mainīgs magnētiskais lauks. Šāda no vadošiem materiāliem izgatavotu izstrādājumu - vadītāju - sildīšana notiek, izmantojot induktoru magnētisko lauku. Sagataves induktorsistēma ir bez serdeņa transformators, kurā induktors ir primārais tinums. Sagatave ir īssavienota sekundārā tinums. Un magnētiskā plūsma starp tinumiem ir slēgta gaisā.
Augstā frekvencē virpuļstrāvas tiek pārvietotasmagnētiskais lauks, ko tie veido sagataves plānās virsmas kārtās (ādas efekts), kā rezultātā to blīvums strauji palielinās, un sagatave uzsilst. Pats induktors darbības laikā kļūst ļoti karsts, jo tas absorbē pats savu starojumu. Turklāt tas absorbē siltuma starojumu no karsta sagataves. Induktori ir izgatavoti no vara caurulēm, kuras atdzesē ar ūdeni. Ūdens tiek piegādāts ar sūkšanas palīdzību - tas nodrošina drošību induktora sadedzināšanas vai cita spiediena samazināšanas gadījumā.
Šo metodi izmanto ļoti dažādās rūpniecības jomās: sākot no īpaši tīras bezkontakta kausēšanas līdz dārglietu un medicīnas instrumentu dezinfekcijai.
Dielektriskā apkure (mikroviļņu krāsns)
Dielektrisko materiālu sildīšanaitiek izmantots mainīgs elektriskais lauks vai elektromagnētiskais vilnis - mēs runājam par populārām mikroviļņu krāsnīm vai mikroviļņu krāsnīm. Kondensatoros tiek radīta augstfrekvences apkure (ar augstfrekvences strāvām), bet viļņvados un dobuma rezonatoros - mikroviļņu krāsns (mikroaugstfrekvences starojums). Ar šo metodi ķermeņu sildīšanu izraisa zudumi dielektriķu dipola polarizācijas dēļ.
Šīs metodes trūkums ir tās neviendabīgums. Izmantojot mikroviļņu metodi, notiek tikai virsmas sasilšana, kas ir atkarīga no materiāla siltuma vadītspējas.
Izmantojot elektromagnētiskos mikroviļņu viļņussildīšanu izraisa molekulārā dipola rotācija dielektrikā - tipiska dipola molekula ir ūdens molekula. Metodi visbiežāk izmanto pārtikas atkausēšanai un sildīšanai. Tā kā pārtikā esošais ūdens satur lielu daudzumu sāļu, kas disociējas jonos, kas kalpo kā elektrisko lādiņu nesēji un reaģē arī uz mainīgu elektromagnētisko lauku, pārtikas uzsildīšanu izraisa gan polāro dipola molekulu pārorientēšanās, gan jonu pārvietošanās.
Apkures tabaka
Tabakas karsēšana, nevis sadedzināšana ir kļuvusibūtiska atšķirība starp alternatīviem dūmiem nesaturošiem produktiem, kas tiek izstrādāti Filipa Morisa Starptautiskā (PMI) pētniecības un attīstības centrā. Uzņēmums paļāvās uz graujošām tehnoloģijām, zinātni un inovācijām. Centrā strādā vairāk nekā 430 dažādu specialitāšu zinātnieki un inženieri, kuri visu savu pieredzi un zināšanas pielieto vairāk nekā 10 gadus, lai radītu nākotni bez cigarešu dūmiem. Uzņēmums veic pakāpenisku un visaptverošu zinātnisku novērtējumu par saviem inovatīvajiem produktiem bez dūmiem, pamatojoties uz farmācijas nozarē pielietoto praksi, ievērojot starptautiskos kvalitātes standartus, labas laboratorijas prakses (GLP) un labas klīniskās prakses (GCP) principus. IQOS ir izturējis visus stingra zinātniskā novērtējuma posmus, tostarp 18 preklīniskos un 10 klīniskos pētījumus, kuru laikā tika apstiprināts, ka, lietojot IQOS, izdalās par 95% mazāk kaitīgu vielu nekā cigaretēs. *
Svarīgi:tas nenozīmē riska samazinājumu par 95%. Izmantojot IQOS, netiek novērsti veselības riski.
* “Par 95% mazāk piesārņotāju” attiecas uz vidējo piesārņotāju līmeņa samazināšanos (izņemot nikotīnu) IQOS aerosolā, salīdzinot ar dūmiem no pētījumā izmantotās atsauces cigaretes (3R4F).
IQOS izmanto HeatControl ™ tehnoloģiju,kas ir konstruēts šādi: keramikas asmens formas elements uzsilda tabaku no iekšpuses līdz temperatūrai, kas nepārsniedz 350 ° C. Šāds temperatūras režīms izslēdz sadegšanu, kas nozīmē, ka nerodas dūmi un pelni, nav riska sadedzināt drēbes, polsterējumu automašīnā, mēbelēs vai kādu sadedzināt.
Tehnoloģijas unikalitāte slēpjas faktā, kakarsēšana notiek no iekšpuses, nevis ārpuses, un elements nonāk tiešā saskarē ar tabaku, to neaizdedzinot, bet maigi sildot. Turklāt, pateicoties novatoriskām tehnoloģijām, apkures temperatūra IQOS ierīces darbības laikā tiek automātiski kontrolēta un uzturēta vajadzīgajā līmenī. Zelta un platīna pēdas, kas uzklātas uz sildelementa, kopā veido termopāri, kas mēra un nosūta temperatūras datus vadības blokam, kas atrodas ierīces turētājā.
Visos IQOS modeļos bez izņēmuma – noklasiskais 2.4 Plus uz jaunāko un elegantāko IQOS 3 DUOS — izmantojot Šveicē izstrādātu patentētu tehnoloģiju. Veidojot IQOS, zinātniekiem un tehnoloģiju ekspertiem izdevās likvidēt degšanas procesu, aizstājot to ar siltumu, tāpēc IQOS ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar cigarešu smēķēšanas turpināšanu. Šobrīd vairāk nekā 11 miljoni pieaugušo lietotāju visā pasaulē ir izvēlējušies IQOS*.
* Dati balstīti uz iekšējo finanšuPMI ziņošana, IQOS pieaugušo aptaujas un tirgus analīze [2020. gada oktobrī]. Mēs ņēmām vērā pieaugušos IQOS lietotājus, kuri pilnībā pārtrauca smēķēt cigaretes un kuriem PMI tabakas nūju patēriņš aptaujas laikā pēdējās 7 dienās bija vismaz 70% no visas karsētās tabakas.
Plazmas ārstēšana
Ja mēs apvienojam termofizikālo unelektroķīmiskie procesi uz anoda virsmas, kas saistīti ar vietēju šķidruma vārīšanos, tad radīsies parādība, ko sauc par elektrolītu un plazmas apstrādi. Vēl viens nosaukums ir anodiska elektrolīta apkure.
Pirmo reizi elektrodu spīduma un sildīšanas fenomens19. gadsimtā pamanījuši vairāki zinātnieki – Arturs Vēnelts, Aleksandrs Valters un Georgs Saimons Oms. Viņi pierādīja, ka strāvas termiskās iedarbības rezultātā uz elektrodu ar relatīvi mazu virsmas laukumu ap to notiek lokāla šķīduma viršana, veidojoties tvaika slānim un atverot elektrisko ķēdi. Ķēdē esošā induktivitāte veicina emf parādīšanos. un tvaika-gāzes slāņa sadalīšanās ar gaismas parādībām.
Šī apkures metode mūsdienās tiek plaši izmantota.detaļu virsmu ātrdarbīgai sacietēšanai - piemēram, karburēšanai, nitridēšanai, urbšanai, nitrokarburēšanai un / vai dzēšanai darba elektrolītā. Tērauda apstrāde ar elektrolītisko plazmu palielina tā virsmas cietību, izturību pret nodilumu un izturību pret koroziju.
Lāzera apkure
Tiek izmantota materiālu apstrāde ar lāzeruvisur, tostarp nanocauruļu ražošanai no grafēna. Atkarībā no lāzera starojuma iedarbības intensitātes un ilguma materiālu bez redzamas iznīcināšanas iespējams uzsildīt, izkausēt, iztvaikot un pat nomazgāt iznīcināšanas produktus.
Aprēķini rāda, ka sildīšanas ātrums piemateriālu apstarošana ar lāzeru ir ļoti augsta - līdz 10–10 ° C / s. Īsā laikā virsmas slāņiem ir laiks sakarst līdz augstai temperatūrai, izkausēt un pārkarst. Pārkarsētā metālā piemaisījumiem ir laiks izšķīst.
Lāzera apkure ir tāda pati kā gāzizlādes apkure,ko izmanto enerģijas koncentrēšanai uz grafīta virsmas. Šī enerģija tiek izmantota grafīta termiskai izsmidzināšanai. Ar lāzera izsmidzināšanu tiek iegūti praktiski tikai daudzslāņu nanocaurules - ar slāņu skaitu no 4 līdz 24 un garumiem līdz 300 nm. Šajā gadījumā grafīta paraugs - mērķis, uz kuru fokusējas lāzera starojums - tiek ievietots krāsnī papildu sildīšanai.
Un teorētisko fiziķu grupa no vienas Londonaskoledžas pat ir nākušas klajā ar jaunu metodi, kas ļautu lāzeriem sildīt noteiktus materiālus līdz saules kodola temperatūrai un augstāk, kaut arī 20 kvadriljonu sekunžu laikā.
Cilvēks savos tehnoloģiskajos sasniegumosvienmēr iedvesmojusi daba: no uguns izmantošanas ēdiena gatavošanai un beidzot ar moderniem kodolreaktoriem, kuru pamatā ir tādi paši procesi kā siltuma radīšanā no Zemes kodola. Spēja sildīt ļāvusi cilvēcei kļūt par dominējošo sugu uz planētas, paplašināt savu dzīvotni pat vissmagākajās klimatiskajās zonās, paātrināt ķīmiskās reakcijas, radīt īpaši izturīgus materiālus un, visbeidzot, padarīt dzīvi ērtāku un tehnoloģiski attīstītāku.
Neizslēdz riskus.
Filiāles materiāls.
Skatiet arī:
Plātņu kustības dēļ Klusā okeāna dibens tagad ir dziļi zem Ķīnas
Neironi cilvēka smadzenēs un galaktiku tīklā ir līdzīgi
Doomsday ledājs izrādījās bīstamāks, nekā domāja zinātnieki. Mēs sakām galveno