Antikkens historie om oppvarming
Selv i de tidlige stadiene av evolusjonen var det lettere for mennesket å leve i regioner med
En av faktorene som tillot menneskeheten å blidet rådende synet på jorden har blitt forståelsen av at legemer, væsker og gass rundt oss kan varmes opp, og varme gjør at vi kan gjøre livet mer behagelig, oppfyllende og lettere. Selvfølgelig mestret det primitive mennesket ikke umiddelbart teknikken med å bruke ild (desto mer ikke fra synspunktet med brenning, men nøyaktig oppvarming). Det første beviset på menneskelig bruk av ild til matlaging og oppvarming ble funnet i Øst-Afrika: i Chesowanyi nær Baringo-sjøen, Koobi Fora og Ologesalirie i Kenya.
Så, bevisene i Chesovagni presentererer fragmenter av rød leire, hvis alder er 1,42 millioner år. Etter hardhet å dømme ble de oppvarmet til 400 ° C. I Kenya er det funnet bevis for bruk av Homo erectus-ild, omtrent 1,5 millioner år gammel, med røde avleiringer som bare kan dannes ved temperaturer på 200-400 ° C.
Hva er oppvarming?
Oppvarming er naturlig eller kunstigden fysiske prosessen med temperaturstigning. Dette kan skyldes intern energi eller tilførsel av energi utenfra. For sistnevnte brukes et varmeelement. Design kan være veldig forskjellige: fra brann til en atomreaktor.
Bortsett fra forskjeller i energikilder, selve prosessenoppvarming kan skje både utvendig og innvendig. Nylige eksempler inkluderer: varme generert i jordens kjerne på grunn av energien som bæres av magmastrømmer; løsninger under elektrolyse eller, forresten, moderne tobakksvarmesystemer. Med oppvarming fra utsiden er alt enkelt - det er en klassisk brann, oppvarming, mikrobølgeovn.
Oppvarming skjer ved å øke hastighetenbevegelse eller vibrasjon av molekyler og atomer som utgjør kroppen. I forskjellige kropper foregår denne prosessen på forskjellige måter. Hvis vi snakker om gasser, beveger molekylene deres seg kaotisk i høye hastigheter (det kan være hundrevis av meter per sekund) gjennom hele volumet fylt med gass. Under bevegelsen kolliderer molekylene og spretter av hverandre, og endrer bevegelseshastigheten og retningen. Når det gjelder væsker, vibrerer molekylene i dem om likevektsposisjoner, siden de er veldig nær hverandre, og relativt sjelden kan hoppe fra en posisjon til en annen. I faste stoffer vibrerer partikler om en likevektsposisjon. Oppvarming i alle disse tilfellene fører til at partikkelenes hastighet øker. Derfor kalles kaotisk bevegelse av partikler vanligvis termisk i fysikk. Og selve oppvarmingen av kroppen avhenger av dens varmekapasitet og varmeledningsevne.
Varmekapasitet- mengden varme som absorberes eller frigjøres av en kropp under prosessen med oppvarming (avkjøling) med 1 K (Kelvin).
Termisk ledningsevne- kroppers evne til å lede varme fra meroppvarmede deler av kroppen til mindre oppvarmede deler ved kaotisk bevegelse av partikler (atomer, molekyler, elektroner). Slik varmeutveksling kan forekomme i alle legemer med en ikke-ensartet temperaturfordeling, men mekanismen for varmeoverføring vil avhenge av tilstanden til aggregering av materie.
Oppvarming brukes i dag i en lang rekke avområder av menneskelivet: fra husholdningsbruk i matlaging og oppvarming til vitenskapelige eksperimenter og transport. Og naturen bruker selv denne prosessen: issmelter, klimaendringer, vanntemperaturer i verdenshavet stiger, flora og fauna endres, kjemikalier og bergarter dannes.
Kokende
Koking er den vanligste oppvarmingsmetodenvann som utelukkende brukes av mennesker. Det handler ikke bare om å lage mat, som krever kokende vann. Koking lar deg også ødelegge de fleste parasittene som lever i vannet, å dekontaminere produkter, og også å rense ting, gjenstander fra fettforurensning.
Kokeprosessen består av tre trinn:på den første vises luftbobler i vannet, som glir fra bunnen av beholderen, på den andre - boblene begynner å stige raskt til overflaten, det oppstår uklarhet, som ligner på vann som løper fra en kilde. I tredje trinn begynner vannet å koke, store bobler når overflaten, og vannet kan spraye.
Kokeprosessen ledsages av damputslipp.I tillegg legger kolloidale smusspartikler seg under koking, og vannet mykner, siden salter utfelles, og konsentrasjonen av flyktige komponenter og fritt klor reduseres.
Men med langvarig koking øker denkonsentrasjon av ikke-flyktige stoffer. Oppvarming av vann til kokende vann kan ikke ødelegge tungmetaller, plantevernmidler, herbicider, nitrater, fenoler og oljeprodukter. Det er mikrober som kan overleve i kokende vann i ganske lang tid - minutter eller til og med timer. Prioner deaktiveres ikke selv når de kokes i 18 minutter ved 134 ° C i en forseglet dampautoklav.
Varmebehandling av mat
Varmebehandling brukes til matlaging av forskjelligemennesker og kulturer for et stort antall produkter. Vanligvis har slik bearbeiding tre mål: mykgjøring, forbedring av smak eller utseende og dekontaminering, spesielt når det gjelder kjøttprodukter.
I tillegg til matlaging, som kan foregå ikke bare medprosessen med koking, men også dampet, så vel som ved lav temperatur; samme type prosessering inkluderer matlaging i vakuum - sous vide, når produktene tilberedes i vakuumemballasje. I tillegg er det en metode for matlaging i autoklav, hvor koking skjer under overtrykk ved en temperatur på 110–130°C.
En annen type varmebehandling er steking,den nest vanligste tilberedningsmetoden. Produktet fester seg til retter hvis overflaten er smurt med et tynt lag med varmt fett. Hvis vi snakker om melprodukter og en spesiell kategori av retter, brukes det i en komfyr eller ovn. Og kjøtt og fiskeprodukter blir ofte røkt med varm og kald røyk.
For å opprettholde temperaturen før utlevering eller underunder transport brukes en spesiell type behandling - temperaturkontroll. Og for en effektiv servering brukes kortvarig tenning av den ferdige retten, dette kalles flammende.
Oppvarming
Beboerne vet om denne metoden for oppvarming av luftenmange land - det er nesten umulig å overleve den lange vintersesongen uten oppvarming. På Russlands territorium er den gjennomsnittlige lufttemperaturen i denne perioden -19,7 ° C. Vannoppvarming er den mest populære og billigste metoden, men i dag er det andre alternativer som lar deg varme hjemmet til en moderne person. Dessuten inkluderer oppgaven deres ikke bare oppvarming av rommet for å kompensere for varmetap, men også opprettholde temperaturen.
Avhengig av den dominerende metodenVarmeoverføring romoppvarming kan være konvektiv og strålende. Med konvektiv oppvarming menes en type oppvarming der varme fordeles ved å blande volumer av varm og kald luft. Ulempene med konvektiv oppvarming inkluderer stor temperaturforskjell i rommet (høy lufttemperatur øverst og lav nederst) og umuligheten av å ventilere rommet uten tap av termisk energi. Den strålende metoden innebærer tilstedeværelsen av spesielle enheter som er installert under gulvet eller over det oppvarmede området, eller montert direkte i veggene.
Avhengig av varmekilden kan oppvarming være svært variert: fra komfyr og damp til flytende brensel og infrarød.
Varmesystemer har eksistert i mange hundre år.Det første oppvarmingsmiddel er brann. Og varmeapparatet er hypocaust, det gamle "varme gulvet" som ble brukt av romerne. Steingulvets overflate ble varmet opp ved hjelp av gass som kom ut av ovnene og akkumulerte i hulrommene under gulvet.
Jordens kjerne
Verdens største "varmeapparat" ligger iselve hjertet på planeten vår ligger i jordens kjerne. Den sentrale og dypeste delen av planeten ligger under kappen og består antagelig av en jernnikkellegering med en blanding av andre siderofile elementer. Dybden er 2900 km. Kjernen er delt inn i en solid indre kjerne med en radius på ca 1300 km og en flytende ytre kjerne ca 2200 km tykk. Temperaturen på overflaten av jordens faste kjerne når 6230 ± 500 K (5960 ± 500 ° C).
Fra jordens kjerne, kolossalstigende varmestrømmer av magma - fjær. På overflaten av mantelen spredte de seg til sidene og forårsaket kontinentaldrift, og etter avkjøling synker de ned i dypet. Men kjernen har sine egne oppvarmingskilder: forfallet av langlivede radioaktive elementer og friksjon mellom kjernen og de ytre lagene på jorden, hvis rotasjon gradvis reduseres av tidevannet. Og likevel avkjøles kjernen og krystalliserer seg gradvis av dette: Diameteren til den indre faste kjernen øker med flere centimeter per århundre.
Oppvarming i kjemi
Temperaturøkning brukes i kjemikalierindustri for å akselerere masseoverføring og kjemiske prosesser, hvis temperaturforhold avhenger av kjølevæske og oppvarmingsmetode: vanndamp, varme væsker, punktgasser, elektrisk strøm og stråling.
Den vanligste metoden i økologisksyntese er koking og oppvarming. I følge Van't Hoffs regel, når den varmes opp med 10 °C, øker hastigheten på kjemiske reaksjoner med 2–4 ganger. Kjemiske reaksjoner i organisk kjemi (i motsetning til uorganisk kjemi) går ganske sakte. Derfor øker oppvarming betydelig fart på kjemikernes arbeid.
Men organiske forbindelser er ganske ustabile, og under sterk innflytelse holder de på. Derfor utføres reaksjonene i noen tilfeller ikke med oppvarming, men med kjøling.
Vannbad brukes bare i tilfeller dernår det kreves oppvarming til en temperatur som ikke overstiger 100 ° С. Sandbad brukes til skånsom eksponering for høye temperaturer eller for skånsom tenning. Sandbadstemperatur 200-300 ° С. Oppvarming til høye temperaturer utføres i muffelovner. Kalsinering utføres i digler, som vanligvis er dekket av lokk.
Elektrisk oppvarming brukes også ikjemisk industri, først og fremst for å spare penger. Direkte oppvarming av vann og vandige løsninger med elektrisk vekselstrøm ved en elektrisk spenning som er lavere enn spaltningsspenningen til væsker viser at ved lave spesifikke effekter overstiger den genererte termiske energien den brukte elektriske energien som føres inn i den oppvarmede væsken.
Induksjonsoppvarming
Induksjonsoppvarming er oppvarmingsmaterialerelektriske strømmer som er indusert av et vekslende magnetfelt. Slik oppvarming av produkter laget av ledende materialer - ledere - skjer ved hjelp av magnetfeltet til induktorer. Arbeidsstykkets induktorsystem er en kjerneløs transformator der induktoren er den primære viklingen. Arbeidsemnet er en kortsluttet sekundærvikling. Og den magnetiske strømmen mellom viklingene er lukket i luften.
Ved høy frekvens forskyves virvelstrømmermagnetfeltet som dannes av dem i de tynne overflatelagene på arbeidsstykket (hudeffekt), som et resultat av at densiteten øker kraftig, og arbeidsstykket varmes opp. Induktoren blir veldig varm under drift, da den absorberer sin egen stråling. I tillegg absorberer den varmestråling fra et varmt arbeidsemne. Induktorer er laget av kobberrør avkjølt av vann. Vann tilføres med sug - dette sikrer sikkerhet i tilfelle utbrenthet eller annen trykkavlastning av induktoren.
Denne metoden brukes i et bredt utvalg av industriområder: fra ultrarent berøringsfri smelting til smykker og desinfisering av medisinske instrumenter.
Dielektrisk oppvarming (mikrobølgeovn)
For oppvarming av dielektriske materialeret vekslende elektrisk felt eller elektromagnetisk bølge brukes - vi snakker om populære mikrobølgeovner, eller mikrobølgeovner. Høyfrekvent oppvarming (med høyfrekvente strømmer) skapes i kondensatorer, og mikrobølger (mikrohøyfrekvent stråling) skapes i bølgeledere og hulromsresonatorer. Med denne metoden er oppvarming av legemer forårsaket av tap på grunn av dipolpolarisering av dielektriske stoffer.
Ulempen med denne metoden er dens heterogenitet. Med mikrobølgemetoden skjer bare overflateoppvarming, som avhenger av materialets varmeledningsevne.
Ved bruk av elektromagnetiske mikrobølgeroppvarming er forårsaket av molekylær dipolrotasjon i et dielektrikum - et typisk dipolmolekyl er et vannmolekyl. Metoden er mest brukt til tining og oppvarming av mat. Siden vann i maten inneholder en stor mengde salter som dissosierer seg til ioner, som fungerer som bærere av elektriske ladninger og som også reagerer på et alternerende elektromagnetisk felt, skyldes oppvarming av mat både omorientering av polære dipolmolekyler og fortrengning av ioner.
Oppvarmingstobakk
Å varme opp tobakken, ikke brenne den, har blitten grunnleggende forskjell mellom alternative røykfrie produkter som utvikles på Philip Morris International (PMI) FoU-senter. Selskapet stolte på forstyrrende teknologier, vitenskap og innovasjon. Senteret sysselsetter over 430 forskere og ingeniører med forskjellige spesialiteter, som har brukt all sin erfaring og kunnskap i mer enn 10 år for å skape en fremtid uten sigarettrøyk. Selskapet gjennomfører en trinnvis og omfattende vitenskapelig vurdering av sine innovative røykfrie produkter, basert på praksis brukt i legemiddelindustrien, i henhold til internasjonale kvalitetsstandarder, prinsippene for god laboratoriepraksis (GLP) og god klinisk praksis (GCP). IQOS har bestått alle stadier av streng vitenskapelig evaluering, inkludert 18 prekliniske og 10 kliniske studier, hvor det ble bekreftet at når det brukes IQOS, slippes det ut 95% mindre skadelige stoffer sammenlignet med sigaretter. *
Viktig:dette betyr ikke en 95% risikoreduksjon. Bruk av IQOS eliminerer ikke helserisiko.
* "95 % færre forurensninger" refererer til gjennomsnittlig reduksjon i forurensningsnivåer (unntatt nikotin) i IQOS-aerosolen sammenlignet med røyk fra referansesigaretten brukt i studien (3R4F).
IQOS bruker HeatControl ™ -teknologi,som er utformet som følger: et keramisk bladformet element varmer tobakken fra innsiden til en temperatur som ikke overstiger 350 ° C. Et slikt temperaturregime utelukker forbrenning, noe som betyr at det ikke dannes røyk og aske. Det er ingen risiko for å brenne klær, møbeltrekk i bilen, møbler eller brenne noen.
Det unike med teknologien ligger i det faktum atoppvarming skjer fra innsiden, ikke utenfor, og elementet kommer i direkte kontakt med tobakken, ikke antenner den, men varmer den forsiktig opp. I tillegg, takket være innovative teknologier, blir oppvarmingstemperaturen under drift av IQOS-enheten automatisk kontrollert og opprettholdt på ønsket nivå. Spor av gull og platina, påført varmeelementet, danner sammen et termoelement som måler og overfører temperaturdata til en kontrollenhet som ligger i enhetsholderen.
I alle IQOS-modeller uten unntak – fraden klassiske 2.4 Plus til den nyeste og mest elegante IQOS 3 DUOS - ved hjelp av patentert teknologi utviklet i Sveits. Ved å lage IQOS klarte forskere og teknologieksperter å eliminere forbrenningsprosessen og erstatte den med varme, så IQOS har en rekke fordeler sammenlignet med å fortsette å røyke sigaretter. I dag har mer enn 11 millioner voksne brukere over hele verden valgt IQOS*.
* Data basert på intern økonomiPMI-rapportering, IQOS voksenundersøkelser og markedsanalyse per [oktober 2020]. Vi tok høyde for voksne IQOS-brukere som helt sluttet å røyke sigaretter, og for hvem forbruket av PMI-tobakk var minst 70% av all oppvarmet tobakk de siste 7 dagene på tidspunktet for undersøkelsen.
Plasmabehandling
Hvis vi kombinerer termofysisk ogelektrokjemiske prosesser på overflaten av anoden, assosiert med lokal koking av væsken, vil et fenomen som kalles elektrolytt-plasmabehandling resultere. Et annet navn er anodisk elektrolyttoppvarming.
For første gang, fenomenet glød og oppvarming av elektroderlagt merke til av flere forskere på 1800-tallet - Arthur Wehnelt, Alexander Walter og Georg Simon Ohm. De beviste at som et resultat av den termiske effekten av strøm på en elektrode med et relativt lite overflateareal rundt den, oppstår lokal koking av løsningen med dannelse av et damplag og åpning av den elektriske kretsen. Induktansen som er tilstede i kretsen bidrar til utseendet til emf. og nedbrytning av damp-gasslaget med lysfenomener.
Denne oppvarmingsmetoden er mye brukt i dag.for høyhurtig herding av delflater - for eksempel karburer, nitrering, borering, nitrokarburisering og / eller bråkjøling i en arbeidselektrolytt. Og elektrolytisk plasmabehandling av stål øker overflatehardheten, slitestyrken og korrosjonsbestandigheten.
Laseroppvarming
Det brukes laserbehandling av materialeroveralt, også for produksjon av nanorør fra grafen. Avhengig av intensiteten og varigheten av eksponering for laserstråling, er det mulig å varme opp materialet uten synlig ødeleggelse, smelte det, fordampe det og til og med vaske bort ødeleggelsesproduktene.
Beregninger viser at oppvarmingshastigheten vedlaserstråling av materialer er veldig høy - opp til 10–10 ° C / s. På kort tid har overflatelagene tid til å varme opp til høye temperaturer, smelte og overopphetes. I det overopphetede metallet har urenheter tid til å oppløses.
Laseroppvarming er det samme som gassutladningsoppvarming,brukes til å konsentrere energi på overflaten av grafitt. Denne energien brukes til å spraye grafitt termisk. I laserforstøving oppnås praktisk talt bare flerlags nanorør - med antall lag fra 4 til 24 og lengder opp til 300 nm. I dette tilfellet plasseres grafittprøven - målet som laserstrålingen er fokusert på - i en ovn for ytterligere oppvarming.
Og en gruppe teoretiske fysikere fra en av Londonhøyskoler har til og med kommet opp med en ny metode som kan gjøre det mulig for lasere å varme opp bestemte materialer til temperaturer i solkjernen og over, om enn på så lite som 20 kvadrat sekunder.
Mennesket i sine teknologiske prestasjoneralltid inspirert av naturen: fra bruk av ild til matlaging og slutt med moderne kjernefysiske reaktorer, som er basert på de samme prosessene som i å generere varme fra jordens kjerne. Evnen til å varme har gjort det mulig for menneskeheten å bli den dominerende arten på planeten, utvide sitt habitat til og med til de mest alvorlige klimasonene, akselerere kjemiske reaksjoner, skape super-holdbare materialer og til slutt gjøre livet mer behagelig og teknologisk avansert.
Ekskluderer ikke risiko.
Tilknyttet materiale.
Se også:
På grunn av platebevegelse ligger stillehavsbunnen nå dypt under Kina
Nevroner i den menneskelige hjerne og nettverket av galakser er like
Dommedagsbreen viste seg å være farligere enn forskere trodde. Vi forteller det viktigste