Staroveká história vykurovania
Dokonca aj v počiatočných štádiách evolúcie bolo pre človeka jednoduchšie žiť v regiónoch
Jeden z faktorov, ktorý umožnil ľudstvu stať saPrevládajúcim pohľadom na Zem sa stalo pochopenie, že telesá, kvapaliny a plyn okolo nás je možné ohrievať a teplo nám umožňuje urobiť život pohodlnejším, naplnenejším a ľahším. Primitívny človek samozrejme okamžite neovládal techniku používania ohňa (o to viac nie z hľadiska horenia, ale presne zahrievania). Prvé dôkazy o použití ohňa na varenie a kúrenie ľuďmi boli nájdené vo východnej Afrike: v Chesovani pri jazere Baringo, Koobi Fora a Ologesalirie v Keni.
Dôkazy v Chesovagni teda predstavujúsú úlomky červenej hliny, ktorá je stará 1,42 milióna rokov. Podľa ich tvrdosti sa zahriali na 400 ° C. V Keni boli nájdené dôkazy o použití ohňa Homo erectus, starého asi 1,5 milióna rokov, s červenými usadeninami, ktoré sa môžu vytvárať iba pri teplotách 200-400 ° C.
Čo je kúrenie?
Vykurovanie je prírodné alebo umeléfyzikálny proces zvýšenia teploty. Príčinou môže byť vnútorná energia alebo prísun energie zvonku. Na to sa používa vykurovací prvok. Dizajn môže byť veľmi odlišný: od požiaru po jadrový reaktor.
Okrem rozdielov v zdrojoch energie aj samotný proceszahrievanie môže prebiehať zvonka aj zvnútra. Nedávne príklady zahŕňajú: teplo generované v jadre Zeme v dôsledku energie prenášanej prúdmi magmy; roztoky počas elektrolýzy alebo, mimochodom, moderné systémy ohrevu tabaku. S ohrevom zvonku je všetko jednoduché - je to klasický oheň, kúrenie, mikrovlnka.
K zahrievaniu dochádza zvýšením rýchlostipohyb alebo vibrácie molekúl a atómov, ktoré tvoria telo. Tento proces prebieha rôznymi spôsobmi v rôznych telách. Ak hovoríme o plynoch, ich molekuly sa náhodne pohybujú vysokou rýchlosťou (môžu to byť stovky metrov za sekundu) v celom objeme naplnenom plynom. Molekuly sa pri svojom pohybe navzájom zrazia a odrazia, pričom sa zmení rýchlosť a smer pohybu. V prípade kvapalín molekuly v nich vibrujú okolo rovnovážnych polôh, pretože sú umiestnené veľmi blízko seba a relatívne zriedka môžu skákať z jednej polohy do druhej. V pevných látkach častice vibrujú približne v rovnovážnej polohe. Zahrievanie vo všetkých vyššie uvedených prípadoch vedie k tomu, že sa zvyšuje rýchlosť častíc. Chaotický pohyb častíc sa preto vo fyzike obvykle nazýva tepelný. A samotné zahrievanie tela závisí od jeho tepelnej kapacity a tepelnej vodivosti.
Tepelná kapacita- množstvo tepla absorbovaného alebo uvoľneného telesom počas procesu zahrievania (ochladzovania) o 1 K (Kelvin).
Tepelná vodivosť- schopnosť telies viesť teplo z viacerýchzahriate časti tela na menej zahriate časti chaotickým pohybom častíc (atómy, molekuly, elektróny). K takejto výmene tepla môže dôjsť v akýchkoľvek telesách s nerovnomerným rozložením teploty, ale mechanizmus prenosu tepla bude závisieť od stavu agregácie hmoty.
Vykurovanie sa dnes používa v širokej škáleoblasti ľudského života: od domáceho použitia pri varení a kúrení až po vedecké experimenty a dopravu. A samotná príroda využíva tento proces: topenie ľadu, klimatické zmeny, stúpajúca teplota vody vo svetovom oceáne, mení sa flóra a fauna, tvoria sa chemikálie a horniny.
Vriaci
Varenie je najbežnejšou metódou zahrievaniavoda používaná výlučne ľuďmi. Nie je to len o varení, ktoré vyžaduje vriacu vodu. Varenie vám tiež umožňuje zničiť väčšinu parazitov žijúcich vo vode, dekontaminovať výrobky a tiež vyčistiť veci a predmety od mastnej kontaminácie.
Proces varu pozostáva z troch fáz:na prvom sa vo vode objavia vzduchové bubliny, ktoré vykĺznu zo spodnej časti nádoby, na druhom - bublinky začnú rýchlo stúpať na povrch, vzniká zákal, pripomínajúci vodu vytekajúcu z prameňa. V tretej fáze začne voda vrieť, na povrch sa dostávajú veľké bubliny a voda môže striekať.
Proces varu je sprevádzaný uvoľňovaním pary.Okrem toho sa počas varu koloidné častice nečistôt usadzujú a voda zmäkčuje, pretože sa vyzrážajú soli a koncentrácia prchavých zložiek a voľného chlóru klesá.
Ale s predĺženým varom sa zvyšujekoncentrácia neprchavých látok. Ohrev vody do vriacej vody nemôže zničiť ťažké kovy, pesticídy, herbicídy, dusičnany, fenoly a ropné produkty. Existujú mikróby, ktoré môžu vo vriacej vode prežiť pomerne dlho - minúty alebo dokonca hodiny. Prióny sa nedeaktivujú ani vtedy, ak sa varí 18 minút pri 134 ° C v uzavretom parnom autokláve.
Tepelné spracovanie potravín
Tepelné spracovanie sa používa pri varení rôznychnárodov a kultúr pre veľký počet produktov. Obvykle má takéto spracovanie tri ciele: zjemnenie, zlepšenie chuti alebo vzhľadu a dekontamináciu, najmä pokiaľ ide o mäsové výrobky.
Okrem varenia, ktoré môže prebiehať nielen sproces varenia, ale aj pary, ako aj pri nízkej teplote, k rovnakému typu spracovania patrí aj varenie vo vákuu - sous vide, kedy sa produkty varia vo vákuovom balení. Okrem toho existuje spôsob varenia v autokláve, kde varenie prebieha pod pretlakom pri teplote 110–130 °C.
Ďalším typom tepelného spracovania je vyprážanie,druhá najbežnejšia metóda varenia. Výrobok priľne k riadu, ktorého povrch je potretý tenkou vrstvou horúceho tuku. Ak hovoríme o výrobkoch z múky a špeciálnej kategórii jedál, používa sa pečenie na varnej doske alebo v rúre. A výrobky z mäsa a rýb sa často údia pomocou teplého a studeného dymu.
Na udržanie teploty pred výdajom alebo počaspočas prepravy sa používa špeciálny druh ošetrenia - termostabilizácia. A na efektívnu porciu sa používa krátkodobé zapálenie hotovej misky, tomu sa hovorí horenie.
Kúrenie
Obyvatelia o tomto spôsobe ohrevu vzduchu vedia.mnoho krajín - je takmer nemožné prežiť dlhú zimnú sezónu bez vykurovania. Na území Ruska je priemerná teplota vzduchu v tomto období -19,7 ° C. Ohrev vody je najobľúbenejšou a najlacnejšou metódou, ale dnes existujú ďalšie možnosti, ktoré vám umožňujú vykurovať domov moderného človeka. Ich úlohou navyše nie je len vykurovanie miestnosti na kompenzáciu tepelných strát, ale aj udržiavanie teploty.
V závislosti od prevládajúcej metódyVykurovanie priestoru na prenos tepla môže byť konvekčné a sálavé. Konvekčným ohrevom sa rozumie druh ohrevu, v ktorom dochádza k distribúcii tepla v dôsledku miešania objemov teplého a studeného vzduchu. K nevýhodám konvekčného vykurovania patrí veľký teplotný rozdiel v miestnosti (vysoká teplota vzduchu hore a nízka dole) a nemožnosť vetrania miestnosti bez straty tepelnej energie. Sálavá metóda znamená prítomnosť špeciálnych zariadení, ktoré sú inštalované pod podlahou alebo nad vyhrievanou oblasťou alebo sú namontované priamo do stien.
V závislosti od zdroja tepla môže byť vykurovanie veľmi rôznorodé: od kachlí a pary až po tekuté palivo a infračervené žiarenie.
Vykurovacie systémy existujú už mnoho stoviek rokov.Prvým spôsobom vykurovania je oheň. A vykurovacím zariadením je hypokaust, starodávna „teplá podlaha“, ktorú používali Rimania. Povrch kamennej podlahy sa zahrieval pomocou plynu, ktorý vychádzal z pecí a hromadil sa v dutinách pod podlahou.
Jadro zeme
V meste sa nachádza najväčší „ohrievač“ na svetesamotné srdce našej planéty je v jadre Zeme. Centrálna a najhlbšia časť planéty sa nachádza pod plášťom a pravdepodobne pozostáva zo zliatiny železa a niklu s prímesou ďalších siderofilných prvkov. Hĺbka je 2 900 km. Jadro je rozdelené na pevné vnútorné jadro s polomerom asi 1 300 km a kvapalné vonkajšie jadro hrubé asi 2 200 km. Teplota na povrchu pevného jadra Zeme dosahuje 6 230 ± 500 K (5 960 ± 500 ° C).
Kolosálnevzostupné tepelné toky magmy - oblaky. Na povrchu plášťa sa šíria do strán, spôsobujú kontinentálny drift a po vychladnutí klesajú do hlbín. Jadro má však svoje vlastné zdroje tepla: rozpad rádioaktívnych prvkov s dlhou životnosťou a trenie medzi jadrom a vonkajšími vrstvami Zeme, ktorých rotáciu príliv a odliv postupne spomaľujú. A napriek tomu sa jadro ochladzuje a postupne z toho kryštalizuje: priemer vnútorného pevného jadra sa zvyšuje o niekoľko centimetrov za storočie.
Kúrenie v chémii
Zvýšenie teploty sa používa v chemikáliáchpriemyslu na urýchlenie prenosu hmoty a chemických procesov, ktorých teplotné podmienky závisia od chladiacej kvapaliny a spôsobu zahrievania: vodná para, horúce kvapaliny, bodové plyny, elektrický prúd a žiarenie.
Najbežnejšia metóda v biosyntéza je varenie a zahrievanie. Podľa Van't Hoffovho pravidla sa rýchlosť chemických reakcií pri zahriatí na 10 °C zvyšuje 2-4 krát. Chemické reakcie v organickej chémii (na rozdiel od anorganickej chémie) prebiehajú pomerne pomaly. Preto zahrievanie výrazne urýchľuje prácu chemikov.
Organické zlúčeniny sú však dosť nestabilné a pod silným vplyvom dechtujú. V niektorých prípadoch sa preto reakcie neuskutočňujú zahrievaním, ale chladením.
Vodné kúpele sa používajú iba v prípadoch, keďkeď sa vyžaduje zahriatie na teplotu nepresahujúcu 100 ° С. Pieskové kúpele sa používajú na jemné pôsobenie vysokých teplôt alebo na šetrnú kalcináciu. Teplota pieskového kúpeľa 200-300 ° С. Ohrev na vysoké teploty sa vykonáva v muflových peciach. Kalcinácia sa vykonáva v téglikoch, ktoré sú zvyčajne pokryté viečkami.
Využíva sa aj elektrické vykurovaniechemický priemysel, predovšetkým preto, aby sa ušetrili peniaze. Priamy ohrev vody a vodných roztokov striedavým elektrickým prúdom pri elektrickom napätí nižšom ako je rozkladné napätie kvapalín ukazuje, že pri nízkych špecifických výkonoch prevyšuje vzniknutá tepelná energia spotrebovanú elektrickú energiu privádzanú do ohrievanej kvapaliny.
Indukčné vykurovanie
Indukčné vykurovanie je zahrievanie materiálovelektrické prúdy, ktoré sú indukované striedavým magnetickým poľom. K takému zahrievaniu výrobkov z vodivých materiálov - vodičov - dochádza pomocou magnetického poľa induktorov. Systém induktora obrobku je bezjadrový transformátor, v ktorom je induktor primárnym vinutím. Obrobok je skratované sekundárne vinutie. A magnetický tok medzi vinutiami je vo vzduchu uzavretý.
Vírivé prúdy sú vytesnené pri vysokej frekvenciinimi vytvorené magnetické pole do tenkých povrchových vrstiev obrobku (efekt pokožky), v dôsledku čoho sa ich hustota prudko zvyšuje a obrobok sa zahrieva. Samotný induktor sa počas prevádzky veľmi zahrieva, pretože absorbuje vlastné žiarenie. Navyše absorbuje tepelné žiarenie z horúceho obrobku. Induktory sú vyrobené z medených rúr chladených vodou. Voda je dodávaná nasávaním - to zaisťuje bezpečnosť v prípade prepálenia alebo iného odtlakovania induktora.
Táto metóda sa používa v celej rade priemyselných oblastí: od ultračistého bezkontaktného tavenia po šperky a dezinfekciu lekárskych nástrojov.
Dielektrický ohrev (mikrovlnný)
Na ohrev dielektrických materiálovpoužíva sa striedavé elektrické pole alebo elektromagnetické vlnenie – hovoríme o populárnych mikrovlnných rúrach, alebo mikrovlnných rúrach. V kondenzátoroch vzniká vysokofrekvenčný ohrev (vysokofrekvenčnými prúdmi) a vo vlnovodoch a dutinových rezonátoroch mikrovlny (mikrovysokofrekvenčné žiarenie). Pri tejto metóde je zahrievanie telies spôsobené stratami dipólovou polarizáciou dielektrík.
Nevýhodou tejto metódy je jej heterogenita. Pri mikrovlnnej metóde dochádza len k povrchovému zahrievaniu, ktoré závisí od tepelnej vodivosti materiálu.
Pri použití elektromagnetických mikrovlnných vĺnzahrievanie je spôsobené rotáciou molekulárneho dipólu v dielektriku - typickou dipólovou molekulou je molekula vody. Metóda sa najčastejšie používa na rozmrazovanie a ohrievanie potravín. Pretože voda v potravinách obsahuje veľké množstvo solí, ktoré sa disociujú na ióny, ktoré slúžia ako nosiče elektrických nábojov a reagujú aj na striedavé elektromagnetické pole, je zahrievanie jedla spôsobené preorientovaním polárnych dipólových molekúl a vytesnením ióny.
Ohrievanie tabaku
Zahrievanie tabaku, nie jeho pálenie, sa stalozásadný diferenciátor alternatívnych bezdymových výrobkov, ktoré sú vyvíjané v centre výskumu a vývoja spoločnosti Philip Morris International (PMI). Spoločnosť stavila na prelomové technológie, vedu a inovácie. Centrum zamestnáva viac ako 430 vedcov a inžinierov rôznych špecializácií, ktorí už viac ako 10 rokov uplatňujú všetky svoje skúsenosti a znalosti pri vytváraní budúcnosti bez cigaretového dymu. Spoločnosť vykonáva fázové a komplexné vedecké hodnotenie svojich inovatívnych bezdymových výrobkov na základe postupov uplatňovaných vo farmaceutickom priemysle podľa medzinárodných štandardov kvality, zásad správnej laboratórnej praxe (GLP) a správnej klinickej praxe (GCP). IQOS prešiel všetkými fázami dôsledného vedeckého hodnotenia, vrátane 18 predklinických a 10 klinických štúdií, počas ktorých sa potvrdilo, že pri použití IQOS sa v porovnaní s cigaretami emituje o 95% menej škodlivých látok. *
Dôležité:to neznamená 95% zníženie rizika. Používanie IQOS neodstraňuje zdravotné riziká.
* „O 95 % menej kontaminantov“ sa vzťahuje na priemerné zníženie hladín kontaminantov (okrem nikotínu) v aerosóle IQOS v porovnaní s dymom z referenčnej cigarety použitej v štúdii (3R4F).
IQOS používa technológiu HeatControl ™,ktorá má nasledujúcu štruktúru: keramický prvok v tvare čepele zahrieva tabak zvnútra na teplotu nepresahujúcu 350 ° C. Takýto teplotný režim vylučuje spaľovanie, to znamená, že sa nevytvára dym a popol, nehrozí popálenie oblečenia, čalúnenia v aute, nábytku alebo niekoho popáli.
Jedinečnosť technológie spočíva v tom, žezahrievanie prebieha zvnútra, nie zvonku, a prvok sa dostáva do priameho kontaktu s tabakom, pričom ho nespáli, ale jemne zahrieva. Vďaka inovatívnym technológiám je navyše teplota ohrevu počas prevádzky zariadenia IQOS automaticky riadená a udržiavaná na požadovanej úrovni. Stopy zlata a platiny, aplikované na vykurovací článok, spolu tvoria termočlánok, ktorý meria a prenáša údaje o teplote do riadiacej jednotky umiestnenej v držiaku zariadenia.
Vo všetkých modeloch IQOS bez výnimky – odod klasického 2.4 Plus až po najnovší a najelegantnejší IQOS 3 DUOS - využívajúci patentovanú technológiu vyvinutú vo Švajčiarsku. Pri vytváraní IQOS sa vedcom a technologickým expertom podarilo eliminovať proces spaľovania a nahradiť ho teplom, takže IQOS má množstvo výhod v porovnaní s pokračovaním vo fajčení cigariet. V súčasnosti si IQOS* vybralo viac ako 11 miliónov dospelých používateľov na celom svete.
* Údaje vychádzajú z interných finančných údajovHlásenie PMI, prieskumy pre dospelých IQOS a analýza trhu k [október 2020]. Zohľadnili sme dospelých používateľov IQOS, ktorí úplne prestali fajčiť cigarety a u ktorých spotreba tabakových tyčiniek PMI predstavovala v čase prieskumu najmenej 70% všetkého zahrievaného tabaku počas posledných 7 dní.
Liečba plazmou
Ak spojíme termofyzikálne aelektrochemické procesy na povrchu anódy spojené s lokálnym varom kvapaliny, potom dôjde k javu nazývanému úprava elektrolytovou plazmou. Ďalším názvom je zahrievanie anodickým elektrolytom.
Prvýkrát fenomén žiary a zahrievania elektródsi všimli viacerí vedci v 19. storočí – Arthur Wehnelt, Alexander Walter a Georg Simon Ohm. Dokázali, že v dôsledku tepelného účinku prúdu na elektródu s relatívne malým povrchom okolo nej dochádza k lokálnemu varu roztoku s tvorbou parnej vrstvy a otvorením elektrického obvodu. Indukčnosť prítomná v obvode prispieva k vzhľadu emf. a rozpad paroplynovej vrstvy svetelnými javmi.
Tento spôsob ohrevu je dnes široko používaný.na vysokorýchlostné kalenie povrchov dielov - napríklad nauhličovanie, nitridovanie, boridovanie, nitrokarbonizácia a / alebo kalenie v pracovnom elektrolyte. A elektrolyticko-plazmová úprava ocele zvyšuje jej povrchovú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti korózii.
Laserové vykurovanie
Používa sa laserové spracovanie materiálovvšade, vrátane výroby nanorúrok z grafénu. V závislosti od intenzity a dĺžky pôsobenia laserového žiarenia je možné materiál bez viditeľnej deštrukcie zahriať, roztaviť, odpariť a dokonca aj zmyť deštruktívne produkty.
Výpočty ukazujú, že rýchlosť zahrievania prilaserové ožarovanie materiálov je veľmi vysoké - až 10–10 ° C / s. Povrchové vrstvy sa v krátkom čase stihnú zahriať na vysoké teploty, roztaviť sa a prehriať. V prehriatom kove sa nečistoty majú čas rozpustiť.
Laserové vykurovanie je to isté ako plynové vybíjanie,slúži na koncentráciu energie na povrchu grafitu. Táto energia sa používa na tepelné striekanie grafitu. Pri laserovom naprašovaní sa získajú prakticky iba viacvrstvové nanorúrky - s počtom vrstiev od 4 do 24 a dĺžkami až 300 nm. V tomto prípade je vzorka grafitu - cieľ, na ktorý je zaostrené laserové žiarenie - vložená do rúry na ďalšie zahrievanie.
A skupina teoretických fyzikov z jedného z Londýnavysoké školy dokonca prišli s novou metódou, ktorá by laserom mohla umožniť zahriať určité materiály na teploty slnečného jadra a vyššie, aj keď už za 20 quadrillion sekúnd.
Človek vo svojich technologických úspechochvždy inšpirované prírodou: od použitia ohňa na varenie a po moderné jaderné reaktory, ktoré sú založené na rovnakých procesoch ako pri vytváraní tepla z jadra Zeme. Schopnosť zahrievať umožnila ľudstvu stať sa dominantným druhom na planéte, rozšíriť svoj biotop aj do najnáročnejších klimatických zón, urýchliť chemické reakcie, vytvárať super silné materiály a nakoniec urobiť život pohodlnejším a technologicky vyspelejším.
Nevylučuje riziká.
Affiliate materiál.
Pozri tiež:
Vďaka pohybu tanierov je tichomorský oceán hlboko pod Čínou
Neuróny v ľudskom mozgu a sieti galaxií sú podobné
Ľadovec Doomsday sa ukázal byť nebezpečnejším, ako si vedci mysleli. Hovoríme to hlavné