🏬 🈂️ 🤜 Das Projekt "Glas". Teil 2. Zucker, isolierte Wände und blasen oder nicht blasen 🤞🏾 🌰 👩🏿‍🔬

Während die griechische Apokalypse und die Papierapokalypse vor dem Fenster stattfanden und das Nudelmonster Fadennudeln in den Regalen von Megastores verschlang, war die Arbeit zur Messung des Wärmeverlusts von Einwegbechern in den Wänden des Forschungsinstituts fruchtbar beschäftigt. Zwar gingen am nächsten Tag nicht alle zur Arbeit. Einige waren am 12. März verknallt, als sie die Aula verließen und einen Tag frei hatten.

Aber Zavlaba kümmerte sich nicht um solche Kleinigkeiten. Er war schockiert über den geplanten Übergang zu einem abgelegenen Ort, weil er Computer und andere technologische Schnickschnack seit seiner Kindheit nicht mochte und ein riesiger Tisch in seinem Büro mit Stapel von Zeichnungen und Berechnungen besetzt war, die aus verschiedenen Projekten von öffentlicher Bedeutung entlehnt wurden. Einige von ihnen haben hier wahrscheinlich seit Iwan dem Schrecklichen gelegen.

2020 Jahr. Der Zeitraum vom 12. bis 26. März. Streng geheimes Labor des Forschungsinstituts für Wärme und Kälte (NIITiHo). Irgendwo in den Vororten.

"Sind alle bereit zum Testen?"

* Von den Ingenieuren, die zur Arbeit kamen, ist ein konzentriertes positives Summen zu hören *

- Lesha, gieß es ein!

Transparente hochgradige Flüssigkeit, die aus einem erfahrenen Metallkessel in Gläser entlang des Lineals gegossen wurde. Der Abstand zwischen den Gläsern wurde qualitativ gemessen (1m20cm), es konnte kein Fehler vorliegen. Die Brille selbst war dieselbe und wurde vom verantwortlichen Nachwuchsforscher Alexei sorgfältig ausgewählt. Am Tisch saßen Spezialisten mit Geräten auf speziellen Stühlen. Sie warteten auf das Team ...

- Fünf Sekunden - der Flug ist normal. Die Temperatur beträgt 85 ganze, 6 Zehntel Grad. Senkt.

- Am 2. Punkt Verdunstung auf Stufe N!

- Also nicht rennen, nicht rennen, Genossen! Sie erzeugen zusätzliche Konvektion, was die Messungen stört!

Menschen in abgenutzten weißen und wichtigen dunkelblauen Gewändern beugten sich über Brillen und Messgeräte und versuchten, nicht in Richtung der Messungen zu atmen. Das Metronom zählte die Sekunden herunter, dann klingelte einmal pro Minute eine kurze Glocke, und die Labortechniker begannen, die aktuellen Messwerte in ihre Notizbücher und Notizbücher zu schreiben.

- Vasily, achte auf die Zeit, nach 25 Sekunden fügst du Zucker hinzu und rührst dein Glas um.

- Bist du Pavel? Nicht Paul? Warum habe ich Paul aufgenommen? Ah, Pavel wurde krank, ähm ... ich verstehe ... Wie ist dein Name? Grigory Melekhov? Schreiben wir es also auf. Sie rühren Ihr Glas gemäß Masterplan in 33 ... 32 Sekunden um.

Natürlich wurde die Bewegung jedes Spezialisten im Voraus klar geplant und ausgesprochen, was im Masterplan des Genossen Zavlab angegeben war. Das gesamte Labor als gut funktionierender Mechanismus erkannte diese äußerst schwierige Aufgabe, die zweifellos zu einem Durchbruch von nationaler Bedeutung führte. Diese Bedeutung wurde anscheinend von Ingenieur Samsonov nicht sehr verstanden, der mit ausgestreckter Zunge und konzentriertem Puffen etwas mit den Fingern direkt im Messgerät verdrehte. Es gab eine dumpfe Befehlsstimme von Zavlab:

"Also, der 5. Sensor ist durcheinander." Wen haben wir dort? Samsonov, sieh dir den Kontakt an. Also ... mehr ... rein! Senden Sie die Daten. - Samsonov kam mit seiner Mission zurecht, lächelte fröhlich und zwinkerte seinem Nachbarn zu.

Es war Zeit für den Höhepunkt der gesamten Aktion. Die Spannung wuchs. Ein klarer Befehl schnitt durch die Luft:

- Also ging die Wärmebildkamera. Komm schon, komm schon Liebling!

Artikel 1: https://habr.com/en/post/493444

Anmerkung

Dieser Artikel enthüllt den Schleier darüber, wie wir unsere Arbeit machen und auf welche Schwierigkeiten wir regelmäßig stoßen. In diesem Artikel ging es darum, den Einfluss mehrerer externer Faktoren auf ein Glas Heißgetränk zu untersuchen. Externe Faktoren werden in folgende Kategorien unterteilt:

Zugabe von Zucker in verschiedenen Mengen;
Isolierung der Wände des Bechers;
Und selbst wie hoch ist die Temperatur des Tees, wenn er geblasen wird.

Stimmen Sie zu, dies ist eine völlig unerwartete Wendung!

Außerdem stellte sich heraus, dass wir zu einem entfernten Standort gehen müssen, und das ist richtig. Schade, dass wir kein transgressives Sofa haben :(

Als Hauptversuch haben wir Probe Nr. 1 aus dem vorherigen Artikel genommen, die wir aus irgendeinem Grund zu viele gekauft haben (Hallo an die Kooperationsabteilung).

Zucker hinzufügen

Zunächst haben wir uns entschlossen, die Wirkung der Zugabe von Zucker zu einem Glas heißem Getränk zu untersuchen. Für die Forschung verwendeten wir gängige Zuckersorten, die wir in unmittelbarer Nähe gefunden haben, sowie verschiedene Versionen des Formfaktors Sand und raffiniert.

Wir haben dem Inhalt der Tasse einen halben Löffel Zucker hinzugefügt, und genau das ist passiert:

Das heißt, die Zugabe von nur einem halben Teelöffel Zucker hat dazu geführt, dass wir bereits nicht in 12 Minuten, sondern in 11 Minuten (direkt „Formel 1“) auf 67 Grad kommen. Dies liegt daran, dass die chemische Reaktion von Zucker mit Wasser Wärmeenergie erfordert, die unserem Getränk entnommen wird. Je wärmer das Wasser ist, desto eher reagiert Zucker damit und verwandelt Wasser / Tee / Kaffee in eine Lösung, die Saccharose enthält. Aber wir haben hier nicht aufgehört und beschlossen zu prüfen, was passieren würde, wenn wir dem Tee 6 Esslöffel Zucker hinzufügen, da dies von Frau Dr. Alexey (jetzt ist er für Zuckerkäufe verantwortlich, nicht für Käufer).

Und hier stellen wir ganz unerwartet (mit unserem Organisationsgrad der Experimente!) Fest, dass sich Fehler in die Daten eingeschlichen haben! Die Testergebnisse in einem Glas mit viel Zucker und ohne Zucker sind fast identisch (was nicht sein sollte, Physik ist eine exakte Wissenschaft). Und wie werden die Messungen wiederholt? Zuerst hatten wir eine echte Panik - das ganze Experiment war den Bach runter. Wir haben versucht, mit den Daten zu arbeiten, aber erstens stellte sich heraus, dass dies ein Unsinn war, und zweitens wäre es absolut unethisch, falsche Daten zu verwenden und auf ihrer Grundlage ernsthafte wissenschaftliche Schlussfolgerungen zu ziehen. Als wir ein wenig durch das Fenster schrien und durch die Räume rannten (jeder zu Hause), stellten wir fest, dass der Hof bereits das 21. Jahrhundert ist, was bedeutet, dass wir die Möglichkeit haben, dieses Experiment aus der Ferne durchzuführen.

Fast alle Mitarbeiter des streng geheimen Labors waren remote an Skype-Tests beteiligt. Die Tests selbst wurden zu Hause von der führenden Ingenieurin Danila P. durchgeführt, die zwei Packungen Einwegbecher nach Hause schleppte (und jeder wusste davon). Aus irgendeinem Grund wurden in seinem Haus auch eine Wärmebildkamera und Thermometer gefunden. Zavlab befahl den Prozess, die anderen wetteiferten um Rat. Laborassistentin Anechka schrieb Zeugnisse mit Schmetterlingen in ihr Notizbuch. Und Pavel - sofort zu Excel; Er hatte kein Notizbuch mit Schmetterlingen. Sugar Danile P. versprach zu kompensieren.

Jetzt können Sie sehen, was wirklich funktioniert. Bis zu 60 Grad in 15 Minuten statt 20 in der Originalschale ohne Zucker. Wir haben auch die Theorie getestet, dass das Getränk länger abkühlt, wenn Sie den raffinierten Zucker in ein Glas werfen und nicht stören. Es stellte sich heraus, ob wir Zucker rühren oder nicht - es hat praktisch keinen Einfluss auf die Abkühlrate (innerhalb der Grenzen des Fehlers bei Hausmessungen) - bei hoher Temperatur löst sich der Zucker selbst auf, obwohl er am Boden des Bechers in einer höheren Konzentration verbleibt.

Isolierte Wände

Ein weiteres interessantes Experiment zielte darauf ab, endlich festzustellen, wie stark die Erwärmung seiner Wände die Abkühlgeschwindigkeit eines Glases beeinflusst. Für den Anfang haben wir zwei Optionen zum Verdoppeln von Bechern getestet. Das erste Mal, dass wir eine Tasse in eine andere geben ( # 1 + 1 ). Und im zweiten - wir haben ein paar dünne Servietten in ein Glas gegeben und ein zweites Glas darauf gestellt - sagen sie, dass sie es in der Luftfahrt verwenden ( # 1 + Serviette + 1 ). Danke für den Tippkey08rus

Reggie und Ronald Cray, Zwillingsbrüder

Das Ergebnis war ein eher unerwartetes Ergebnis: Es gibt praktisch keine

Unterschiede zwischen den beiden Optionen mit Glas Nr. 1 im Untersuchungsgebiet. Das heißt, wir sind schlecht isoliert? Nein, es stellte sich heraus, dass wir gut isoliert waren. Wenn , bevor die Temperatur der Wände des Bechers # 1 war 60 bis 67 Grad (Mittelwert von etwa 65 ^a C) und halten sie extrem schwierig , in der Hand hat,

dann für zwei Tassen ( # 1 + 1 ), die Situation ist viel besser. Die durchschnittliche Temperatur der Wände 54 ^des C:

A für die Luftfahrtausführung ( Nr. 1 + Serviette + 1 ), die Situation für die Hände maximaler Komfort. Hier ist die durchschnittliche Temperatur von 48 ^über C und am unteren Ende noch weniger:

Ein solches Glas kann bereits mit kochendem Wasser leicht in der Hand gehalten werden. Warum passiert dies? Denn im Fall von # 1 + 1 verdoppelt sich zum einen die Anzahl der Wände (es gab 2, wurde zu 4), und zum anderen befinden sich zwischen diesen Wänden bereits 2 dünne Luftschichten. Im Fall von # 1 + Serviette + 1 haben wir nicht mehr nur 4 Wände und 2 Luftschichten, sondern auch eine komplexe Mischung aus Servietten und Luft zwischen ihnen. Und dünne Luftschichten, wie Sie wissen, der beste einfache Wärmeisolator der Welt.

Dies hatte jedoch praktisch keinen Einfluss auf die Abkühlrate. Thermoskanne in vollem Verständnis funktionierte nicht. Dann haben wir beschlossen, die Wände so weit wie möglich zu isolieren, um den Wärmefluss durch sie vollständig abzuleiten. Gleichzeitig wurde das erhaltene Ergebnis mit der Verwendung eines Deckels aus Artikel 1 verglichen, um zu verstehen, wie stark dieses Ereignis die Abnahme der Abkühlrate von Kaffee / Tee beeinflusst. Als Ergebnis haben wir einen solchen Zeitplan erhalten:

Aus der Tabelle geht hervor, dass selbst die maximale Isolierung der Wände und des Bodens des Bechers einen viel geringeren Effekt hat als das Aufsetzen eines einfachen Deckels.

Ja, übrigens, wenn Sie das Glas die ganze Zeit in Ihren Händen halten, hilft dies auch nicht viel (bis zur Abkühlzeit), obwohl es Ihre Hände erwärmt :)

Lass uns blasen!

Um dieses grundlegende Problem zu lösen, haben wir drei Menschen gepflanzt, die blasen.

Einer von ihnen läuft Marathons und Halbmarathons. Und auch Triathlons und Ironman. Der Mann ist geschult, erfahren. Lass ihn Ilya heißen.

Die zweite raucht wie eine Dampflokomotive, daher haben wir die absolut logische Schlussfolgerung gezogen, dass wenn er im Alter von 50 Jahren noch so viel rauchen kann, dies bedeutet, dass er auch ungefähr die gleiche Menge und mit der gleichen Stärke blasen kann. Und das ist Dmitry Gennadievich.

Nun, der dritte war unser Administrator Serega - einfach weil alle interessiert waren und Serega, wie sich herausstellte, einen kniffligen Plan hatte.

Sie motivierten uns mit einem großen Kuchen (im Fall eines Marathonläufers hätte es Karotte sein sollen) und einer Packung medizinischer Masken FFP3. Mit einem kleinen Vorteil gewann Sergey, indem er ein System aus zwei Kühlern aus alten Computern baute und dieses Wunder mit einer tragbaren Batterie in seiner Tasche verband. Ich antworte auf die vernünftigen Kommentare anderer Projektteilnehmer mit juristischer Sprache - die Regeln sehen nicht vor, dass technische Mittel und Geräte nicht verwendet werden. Ich schreibe nur für den Fall, dass plötzlich ein Marathonläufer mich einholt (er wollte wirklich einen Kuchen und die Anerkennung seiner Kollegen).

Infolgedessen geschah Folgendes:

Sergey erreichte eine angenehme Trinktemperatur (67 ^o.)C) in 4 Minuten mit Ihrem Gerät. Ilya tat dasselbe in 5 Minuten. Nun, Dmitry Gennadevich brauchte 7 ganze Minuten. Der Wettbewerbsgeist in ihnen trocknete nicht sofort aus, so dass sie die Angelegenheit auf 60 ^° C brachten , was in der Grafik deutlich zu sehen ist.

Parallel dazu wurde ein Experiment durchgeführt, bei dem nur die ersten zwei Minuten in einer Tasse ins Wasser geblasen und dann abkühlen gelassen wurden.

Als Ergebnis stellte sich heraus, dass dies die Zeit auf 67 ^° C um 3 Minuten beschleunigte (es wurden 9,5 Minuten anstelle von 12,5). Wenn ein Marathonläufer oder das System unseres Systemadministrators durchbrennen würde, würde sich die Zeit möglicherweise noch weiter verkürzen.

Übrigens hier https://habr.com/en/post/377107 bereits etwas Ähnliches getan, was die Schlussfolgerungen unserer Studie bedingungslos und unwiderlegbar bestätigt.

Interessante Tatsache

Haben Sie bemerkt, dass beim Rühren von Kaffee / Tee die Temperatur etwas niedriger wird und Sie manchmal bereits mit dem Trinken beginnen können? Dies liegt daran, dass die Dichte des Wassers von seiner Temperatur abhängt (und diese Getränke auf der Basis von Wasser hergestellt werden und dementsprechend seine Eigenschaften erben). Je niedriger die Temperatur, desto höher die Dichte. Wärmeres Wasser steigt auf, kälter sinkt auf den Boden, d.h. In einem Glas mit einem heißen Getränk gibt es Schichten mit unterschiedlichen Temperaturen. Näher an den Wänden verliert die Flüssigkeit mehr Wärme, so dass das Wasser an den Wänden auch kälter ist (nicht überall) als in der Dicke. Aufgrund dieser beiden Prozesse kommt es zu einer langsamen Mischbewegung des Wassers im Glas, auch wenn Sie es nicht berühren.

Das Thermogramm zeigt eine nichtlineare Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Wassers in der Tasse (weiß-gelbe Blasen schwimmen an die Oberfläche und mischen sich, und die dunkelgelbe Substanz fällt nach unten und mischt sich dort).

Sehr kurzer Abschluss

Wenn Sie Zucker in ein Glas geben, kühlt der Inhalt schneller ab. Je mehr Zucker, desto schneller kühlt er ab (minus 1-3 Minuten bis zur Standardkühlzeit).
Das Isolieren der Wände der Tasse schützt Ihre Hände vor Unbehagen, aber das Abkühlen des Tees / Kaffees verlangsamt sich praktisch nicht (plus 1-3 Minuten bis zur Standardkühlzeit).
Wenn Sie blasen, sparen Sie Zeit und pumpen Sie Ihre Lunge (minus 3-8 Minuten bis zur Standardkühlzeit).
Ein heißes Getränk auf Wasserbasis ist ein Schichtgetränk. Wir wissen nicht, wo es nützlich sein wird, aber dies ist eine unbestreitbare Tatsache.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, seien Sie positiv, lösen Sie nicht standardmäßige Aufgaben und werden Sie nicht krank!