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Le projet "Verre". Tasses à thé / café jetables d'efficacité énergétique


2020 année. Il semble que ce soit le 12 mars. Laboratoire top secret de l'Institut de recherche du chaud et du froid (NIITiHo). Quelque part en banlieue.

- Camarades! - le chef du laboratoire leva triomphalement son poing au plafond et regarda avec ferveur les ingénieurs et assistants de laboratoire récemment réveillés.

La salle de réunion partiellement remplie et battue de l'institut a foré lentement en réponse.

«Ce matin, je vous ai réuni pour une annonce très importante.» Premièrement, la distance entre vous au travail devrait être au moins! Je le répète, PAS MOINS! Un mètre. Comment allez-vous garantir cela - pensez que vous êtes des ingénieurs.

La pensée entra dans les masses, provoquant un léger rire et une désapprobation timide.

- Encore une chose. Le pays a besoin d'un test de gobelets jetables, car c'est la façon la plus hygiénique de consommer des boissons à haut degré telles que le café, le thé, la vodka à la chicorée et autres. Actuellement, vous avez du mal à savoir quel virus et l'utilisation d'articles jetables est un élément important de la protection contre les virus et ... euh ... d'autres maladies. Dès que vous avez terminé la partie expérimentale de l'étude, les résultats peuvent être traités à distance, à domicile. Aller!

Les ingénieurs ont tendu la main pour essayer de maintenir une distance de 1 m, ce qui était très similaire au mouvement des molécules de gaz dans un récipient fermé. Les personnes les plus responsables ont essayé de garder la distance nécessaire et ont poussé ceux qui montaient dans leur gamme de mètres. Ceux qui s'en fichaient (s'en foutent) ont obstinément poussé leurs collègues et ont essayé de sortir de cet enfer par les portes de l'entrée principale. Une paire d'assistants de laboratoire, hululant joyeusement, a poussé ceux qui essayaient de garder leurs distances. Pas beaucoup ont réussi à sortir de ce gâchis. Le dernier était faible et regardait tristement ce qui se passait. Il connaissait une autre porte qui menait au couloir voisin, mais, par chance, il était près de l'entrée principale. Les trois derniers employés du public se sont rapprochés du dîner.


introduction


Ainsi, beaucoup d'entre nous ne peuvent pas vivre une journée (surtout en automne-hiver-printemps) sans avoir à boire un verre de café ou de thé, mais plutôt quelques-uns. Surtout lorsque nous sommes au travail et que nous n'avons pas le temps de manger un morceau - le thé / café aide vraiment, mais en même temps, il réchauffe et augmente le niveau de vitalité. Le plus souvent, des tasses jetables, des thermomugs (chose économe en énergie!) Et diverses tasses / tasses réutilisables sont utilisées pour cela. Mais à quel moment vaut-il mieux boire de telles boissons et ne pas se brûler? Et comment les garder à une température optimale pour boire plus longtemps? Nous avons essayé de répondre à ces questions dans notre étude. Aujourd'hui, nous allons essayer des gobelets jetables résistants.



Voici quelques faits à leur sujet:

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Lorsque le thé / café est versé dans un verre, il est toujours impossible de le boire. Quelqu'un a évolué de telle manière qu'il sait déjà comment le faire, mais il ne pourra toujours pas boire le volume principal de la tasse à une telle température du liquide, car vous pouvez être gravement brûlé. Pour la plupart des gens, vous devez attendre N minutes pour commencer à boire cette boisson. La valeur du temps N ne nous est souvent connue qu'empiriquement, c'est-à-dire sur la base des brûlures de la langue, de la bouche et de la gorge obtenues précédemment. Dans ce cas, les conditions de remplissage, de déplacement et de consommation du contenu des gobelets changent à chaque fois, ce qui signifie que la température du liquide à l'intérieur du gobelet change également.

En atteignant une certaine température limite T xle thé / café peut déjà être commencé à boire doucement par petites gorgées, afin de ne pas vous brûler. Mais cette température baisse indécemment rapidement (si nous utilisons soudainement une tasse thermo, alors nous avons un peu plus de temps) et nous restons avec une tasse à moitié vide (pleine) d'une boisson déjà à peine chaude (quelqu'un pourrait aimer cette option).


Tâches pour résoudre le problème


1. Décrivez le chemin de vie du thé / café dans une tasse (tâche philosophique).

2. Déterminez la température (plage de températures) à laquelle le thé / café peut déjà être bu ( T x ) et ne peut plus être bu ( T y ).
Oui, chacun a ses propres limites de température
[ / . – , ]


3. Testez différents types de gobelets jetables populaires et le temps de refroidissement des boissons chaudes. Faites une évaluation de leur efficacité énergétique. Calculez le temps qu'il faut pour atteindre T x et T y .

4. Comment réduire le temps d' attente N température T x ?

5. Comment maintenir la température (énergie thermique) dans la plage T x –T y aussi longtemps que possible?

Essayons d'imaginer le chemin de vie d'une boisson chaude dans un verre. Le résultat est approximativement le suivant:



A, si par points:

1. Préparation des ingrédients et ustensiles nécessaires. L'eau est le plus souvent utilisée à un point d'ébullition ou à proximité (100 - nous considérons la température initiale de l'eau). [et le café fabriqué à partir d'une machine à café a le plus souvent une température plus basse! environ. scientifique principal A. Kurbatov]

2. En train de verser du liquide dans un verre, sa température baisse. Certes, pas assez pour boire immédiatement. En effet, la température de la tasse est proche de la température de l'air dans la pièce et lorsque vous y versez un liquide chaud, une partie de la chaleur est absorbée par les parois de la tasse elle-même. Plus se produisent lors de la coulée de perte de chaleur dans l'environnement (température 92-82 boisson de C).

3. Le liquide se refroidit. L'évaporation, le rayonnement thermique et la convection y travaillent. Évaporation par le dessus du verre (s'il n'y a pas de couvercle), convection par le dessus et sur les parois latérales, rayonnement thermique dans toutes les directions. À ce stade, il y a: l'ajout d'ingrédients supplémentaires: sucre, lait, eau, etc., le mélange, les tentatives de boire. Quelque part ici T x et N (petite baisse de volume, la température tombe à 75-65 sur C).

4. La boisson obtenue est enfin activement bue. Une baisse significative de la quantité de résidus de refroidissement d'accélération (en supposant que la température est abaissée à environ 40 à C).

5. S'il reste quelque chose dans la tasse, la température est égalisée au volume résiduel de liquide à température ambiante (~ 20 de G).

Recherche des températures souhaitées


Pour une détermination plus précise de la température de consommation des boissons, nous divisons le processus de consommation en deux étapes. Tout d'abord, prenez une gorgée de votre boisson (par petites gorgées pour que la boisson ne brûle rien, réussissant à se refroidir en la sortant du verre). Deuxièmement, buvez à petites gorgées sans craindre de vous brûler.


Les employés de l'institut de recherche ont été conduits dans la salle à manger pour une petite étude. Selon les résultats et en utilisant la méthode statistique, Stelya a déterminé qu'environ 73-72 de C peut essayer de sorbat ou siroter une boisson, et dans la gamme de 67 à 60 sur C peut déjà boire (attention, cela dépend des caractéristiques individuelles de chaque personne) . Selon les statistiques menées, une mini-étude est la température optimale pour boire en toute sécurité une cafetière / théière, était de l'ordre de 63 à 60 sur le S.

Test d'efficacité énergétique de la tasse


Oui, des fleuves d'eau, de thé et de café couleront dans des tasses jetables!

Pour l'étude, 4 types courants de gobelets jetables ont été sélectionnés. Et pendant les mesures, un imageur thermique, des thermomètres à contact et un chronomètre ont été utilisés.

Échantillon # 1



95% de papier. Il a une stratification interne - il est recouvert d'un film mince de l'intérieur, qui protège contre les fuites de fluide. Les murs sont en papier et en carton à deux couches, entre eux une fine couche d'air. Le plus souvent bouché par des tatouages. Le volume du liquide inclus est de 400 ml. Le plus résistant à la chaleur (pensé) des échantillons étudiés. Une relation difficile avec Miss Ecology. Le chef du gang. On le trouve partout dans le monde dans presque tous les points de vente de café / thé.

Exemple # 2



Tout plastique. La principale différence avec le reste est une visière courte sur la tête (poignée sur le côté en haut). L'extérieur est brun, mais l'intérieur est gris. Le volume du liquide inclus est de 200 ml. La section la plus basse, mais la plus large - en forme de tonneau. Traîner dans les bureaux, lors d'expositions et de rassemblements d'un grand nombre de personnes.

Échantillon # 3



Frère cadet # 1. Le plus petit du gang (en volume = 170 ml). La protection thermique est minimale, le mur est en une seule couche. Il y a le même film plastique à l'intérieur. Il veut être comme un frère aîné, mais jusqu'à présent, il a échoué. Fonctionne généralement dans les distributeurs automatiques de café. En secret amoureux de Madame Espresso.

Exemple # 4



Votre bon vieil ami. Fonctionne sur la confiance historique. Plastique du mot du tout. Grand, beau, fier. Il n'aime pas l'eau chaude, il peut grimacer, mais il souffre de la vieille habitude. Les emplacements possibles sont la restauration à l'ancienne, les gares, les gares routières et les endroits où les gens sont pressés. On le trouve également dans les glacières des écoles, des bureaux et des hôpitaux.

Recherche


Pour créer un échantillon représentatif, plusieurs tasses de chaque type ont été prises. Pour les tests, il était prévu de verser de l'eau bouillante (eau chaude), du thé (ou infuser directement dedans à l'aide de sacs - conditions sur le terrain), du café (à partir d'une machine à café). Quelqu'un a volé le café d'une machine à café juste avant les expériences (bon café, je dois dire) et n'a dû tester qu'avec du thé et de l'eau bouillante. Pour tester les sachets de thé ont été saisis, qui se sont accumulés en grande quantité à la source, qui lui a demandé de ne pas appeler.
Les valeurs obtenues pour chaque type de tasse ont été moyennées (comme il s'est avéré, l'ajout d'un sachet de thé à une tasse n'affecte pratiquement pas la vitesse et le temps de refroidissement).

La première étude a été le refroidissement du liquide chaud des 4 types de tasses dans la faune en l'absence de bouchons.


Si votre objectif est de boire du thé / café le plus rapidement possible, alors le n ° 3 vous convient parfaitement . Seulement 5-7 minutes et vous pouvez boire. En même temps , ils ne sont pas recouverts de housses, devront donc boire rapidement, ou même après 5 minutes, la température sera inférieure à 60 sur la C (pendant 12 minutes, la température baissera de 86 à 60 à C). Rapide, mais économe en énergie, stable 4e place dans l'étude.

Les verres n ° 2 et n ° 4 se battent constamment pour la 2e place, sans être très en avance sur l'échantillon n ° 3 . Leur résultat est 6 + 8 = 14 (minutes). Ils sont presque identiques en volume, mais en même tempsLe n ° 4 est difficile à tenir en main avec du thé-café chaud, et le n ° 2 a, bien que pas très pratique, mais une poignée pour tenir un verre chaud. Il existe également une opinion selon laquelle le n ° 4 n'interagit pas très bien avec les liquides chauds, car À des températures élevées, une variété de substances désagréables pour le corps et l'environnement peuvent être libérées par ce type de plastique.

Liquides chauds dans la tasse # 1refroidir plus longtemps que tout le monde. À environ la 8e minute, vous pouvez essayer de boire, à la 12e minute, vous pouvez déjà boire plus audacieux. Et après 20 minutes, le contenu de la tasse refroidira trop. Naturellement, si vous buvez du thé et du café, par exemple, à partir de la 12e minute, puis jusqu'à 20 minutes, soit vous ne le laisserez pas dans le verre, soit le liquide refroidira davantage et sa température sera déjà bien inférieure à 60 ° C. À l'heure actuelle, le détenteur du record n ​​° 1 atteint 60 o C en 20 minutes.

En conséquence, nous avons obtenu une telle efficacité énergétique pour les gobelets jetables avec un temps de refroidissement allant jusqu'à 60 ° C. Les gobelets n ° 2 , n ° 3 et n ° 4 ont une étoile [*]. Au n ° 1 deux étoiles [**]:



Et # 1 a un gros plus - ce sont des bouchons qui retiennent l'énergie thermique à l'intérieur de la tasse et éliminent presque complètement l'évaporation des processus de perte de chaleur (ces bouchons sont le plus souvent en plastique, ce qui est plutôt un inconvénient du point de vue de Miss Ecology). À propos des couvertures - plus loin.

Tests de couvercle


Mesures en trois phases Pour étudier l'effet sur le couvercle dans une tasse de boisson jetable a eu lieu



# + 1 : porter le couvercle 67 lorsqu'une température de S. Café de thé faible dans la tasse # 1 avec le couvercle abaissé de 67 à 60 degrés pendant 14 minutes. Gain de temps significatif par rapport à une tasse similaire sans couvercle (il y avait 8 minutes). Cote d'efficacité - [***]

# 1 ++ : Le couvercle est ajusté lorsque la température atteint 72 environ C. La température est abaissée de 72 à 60 degrés pendant 25 minutes (sans le couvercle était de 12 minutes). Cote d'efficacité énergétique - [***]

# 1 +++: Le couvercle est mis en place immédiatement après avoir versé la boisson dans un verre. Jusqu'à 60 degrés en 44,5 minutes ... vzhzhzhzhzhuh ... (contre 20 minutes dans la tasse # 1 sans couvercle). Le résultat est à la frontière de 4 et 5 étoiles selon notre cote d'efficacité énergétique. Cote d'efficacité énergétique - [****]


résultats


Vous vouliez du café ou du thé, et vous vous rendez dans l'un des endroits les plus proches où vous pouvez l'acheter. Là, avec une boisson chaude, ils vous vendent un verre jetable de l'un des types (c'est le plus souvent le n ° 1 ). Et puis des variations de tâches:

  • Vous devez l'amener quelque part et cela prend plus de 20 minutes:
    mieux vaut ne pas retirer le couvercle. Après 20-25 minutes à partir du moment où vous versez la boisson dans un verre, vous pouvez la boire.
  • , :
    – ( 5-7). .
  • , ( ):
    7 13 . – . ( ).
  • « »:
    . , . .


Et n'oubliez pas que les gobelets jetables modernes ne sont pas les plats les plus respectueux de l'environnement. S'ils étaient entièrement en papier, ils se seraient décomposés en 2-3 ans. Mais les tasses les plus courantes pour les boissons chaudes en Russie sont recouvertes de plastique à l'intérieur. Lors de leur élimination, le moment le plus difficile est de séparer le plastique et le papier (et nous ne savons pas s'ils peuvent bien le faire maintenant?). Les couvercles et agitateurs de ces gobelets sont également en plastique, ce qui contribue au mélange du papier et du plastique les uns avec les autres.

Bien que, dans la situation actuelle, il existe une sorte de dualisme. Du point de vue de la propagation des virus et de certaines maladies, les gobelets jetables sont plus sûrs, mais du point de vue de l'efficacité énergétique et de l'impact environnemental, il est préférable d'utiliser des plats réutilisables (thermomugs au combat!).

Dans tous les cas, vous disposez désormais d'un peu plus de données pour prendre des décisions.

PS À tous ceux qui boivent du café ou du thé immédiatement après avoir été versé dans une tasse - un immense respect.

Partie 2 https://habr.com/en/post/495538

Un petit bonus - quelques belles lunettes d'imagerie thermique














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