Get best of the week

Proyek "Kaca". Cangkir Teh / Kopi Sekali Pakai Efisiensi Energi


Tahun 2020 Tampaknya 12 Maret. Laboratorium rahasia dari Lembaga Penelitian Panas dan Dingin (NIITiHo). Di suatu tempat di pinggiran kota.

- Kawan! - kepala laboratorium dengan penuh kemenangan mengangkat tinjunya ke langit-langit dan menatap para insinyur dan asisten laboratorium yang baru saja bangkit.

Aula pertemuan yang sebagian terisi dan babak belur dari institut itu dibor dengan lamban sebagai tanggapan.

"Pagi ini aku mengumpulkanmu untuk satu pengumuman yang sangat penting." Pertama, jarak antara Anda di tempat kerja harus setidaknya! Saya ulangi, BUKAN KURANG! Satu meter. Bagaimana Anda memastikan ini - anggaplah Anda adalah insinyur.

Pikiran itu pergi ke massa, menyebabkan tawa sedikit dan ketidaksetujuan yang pemalu.

- Satu hal lagi. Negara ini membutuhkan tes gelas sekali pakai, karena ini adalah cara paling higienis untuk mengkonsumsi minuman tingkat tinggi seperti kopi, teh, vodka chicory dan lain-lain. Saat ini, ada perjuangan dengan Anda tahu apa virus dan penggunaan barang sekali pakai adalah komponen penting perlindungan terhadap virus dan ... eh ... penyakit lainnya. Segera setelah Anda menyelesaikan bagian eksperimental dari studi ini, hasilnya dapat diproses dari jarak jauh, di rumah. Pergilah!

Insinyur menjangkau berusaha mempertahankan jarak 1 m. Itu sangat mirip dengan pergerakan molekul gas dalam kapal tertutup. Orang yang paling bertanggung jawab mencoba menjaga jarak yang diperlukan dan mendorong mereka yang naik ke kisaran meteran mereka. Mereka yang tidak peduli (tidak peduli) dengan keras kepala menyodok rekan-rekan mereka dan berusaha keluar dari neraka ini melalui pintu-pintu pintu masuk utama. Sepasang asisten laboratorium, berteriak-teriak riang, mendorong mereka yang berusaha menjaga jarak. Tidak banyak yang berhasil keluar dari kekacauan ini. Yang terakhir berdiri lemah dan memandang sedih apa yang terjadi. Dia tahu tentang pintu lain yang mengarah ke koridor tetangga, tetapi, secara kebetulan, berada di dekat pintu masuk utama. Tiga karyawan terakhir dari audiensi mendekati makan malam.


pengantar


Jadi, banyak dari kita tidak dapat hidup sehari (terutama di musim gugur-musim dingin-musim semi) tanpa harus minum segelas kopi atau teh, melainkan beberapa. Terutama ketika kita sedang bekerja dan tidak ada waktu untuk menggigit - teh / kopi sangat membantu, tetapi pada saat yang sama itu menghangat dan meningkatkan tingkat vitalitas. Paling sering, gelas sekali pakai, termomug (hal hemat energi!) Dan berbagai mug / gelas yang dapat digunakan kembali digunakan untuk ini. Tetapi pada titik mana lebih baik minum minuman seperti itu dan tidak terbakar? Dan bagaimana menjaga mereka pada suhu optimal untuk minum lebih lama? Kami mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dalam penelitian kami. Hari ini kita akan mencoba untuk gelas sekali pakai yang kuat.



Berikut ini beberapa fakta tentang mereka:

  • 2- .. 100 ( ). , , ;
  • – . , . 20- .



  • ( ). , . , / / ( ). «». ( , ).


Ketika teh / kopi dituangkan ke dalam gelas, masih tidak mungkin untuk meminumnya. Seseorang telah berevolusi sedemikian rupa sehingga dia sudah tahu cara melakukannya, tetapi dia masih tidak akan bisa minum volume utama cangkir pada suhu cairan seperti itu, karena Anda bisa terbakar dengan serius. Bagi kebanyakan orang, Anda harus menunggu N menit untuk mulai minum minuman ini. Nilai waktu N sering hanya diketahui oleh kita secara empiris, yaitu, berdasarkan luka bakar lidah, mulut, dan tenggorokan yang diperoleh sebelumnya. Dalam hal ini, kondisi untuk mengisi, memindahkan, dan mengonsumsi isi cangkir berubah setiap kali, yang berarti bahwa suhu cairan di dalam cangkir juga berubah.

Setelah mencapai suhu batas tertentu T xteh / kopi sudah bisa mulai diminum dengan lembut dalam tegukan kecil, agar tidak membakar diri. Tetapi suhu ini dengan cepat turun (jika kita tiba-tiba menggunakan cangkir termo, maka kita punya sedikit waktu lagi) dan kita tetap dengan gelas setengah kosong (penuh) dari minuman yang sudah hangat (seseorang mungkin menyukai opsi ini).


Tugas untuk menyelesaikan masalah


1. Jelaskan jalur kehidupan teh / kopi dalam cangkir (tugas filosofis).

2. Tentukan suhu (kisaran suhu) di mana teh / kopi sudah bisa diminum ( T x ) dan tidak bisa lagi diminum ( T y ).
Ya, masing-masing memiliki batas suhu sendiri
[ / . – , ]


3. Uji berbagai jenis gelas sekali pakai populer dan waktu pendinginan minuman panas di dalamnya. Beri peringkat efisiensi energi mereka. Hitung berapa lama untuk mencapai T x dan T y .

4. Bagaimana cara mengurangi waktu N menunggu suhu T x ?

5. Bagaimana menjaga suhu (energi panas) dalam kisaran T x –T y selama mungkin?

Mari kita coba bayangkan jalan kehidupan minuman panas dalam gelas. Hasilnya kira-kira sebagai berikut:



A, jika berdasarkan poin:

1. Persiapan bahan dan peralatan yang diperlukan. Air paling sering digunakan pada titik didih atau dekat dengan itu (100 we - kami mempertimbangkan suhu awal air). [dan kopi yang terbuat dari mesin kopi memiliki suhu yang lebih rendah paling sering! sekitar ilmiah senior A. Kurbatov]

2. Dalam proses menuangkan cairan ke dalam gelas, suhunya akan turun. Benar, tidak cukup untuk segera minum. Ini karena suhu cangkir mendekati suhu udara di dalam ruangan dan ketika menuangkan cairan panas ke dalamnya, sebagian panas diserap oleh dinding cangkir itu sendiri. Ditambah terjadi selama menuangkan kehilangan panas ke lingkungan (suhu 92-82 minuman dari C).

3. Cairan mendingin. Evaporasi, radiasi panas, dan konveksi bekerja untuk ini. Penguapan dari atas kaca (jika tidak ada tutup), konveksi dari atas dan di dinding samping, radiasi termal di semua arah. Pada tahap ini, ada: penambahan bahan tambahan: gula, susu, air, dll., Pencampuran, upaya minum. Di suatu tempat di sini T x dan N (volume kecil turun, suhu turun menjadi 75-65 pada C).

4. Minuman yang dihasilkan akhirnya aktif diminum. Penurunan jumlah residu pendingin percepatan yang signifikan (dengan asumsi suhu diturunkan menjadi sekitar 40 hingga C).

5. Jika ada sisa-sisa dalam cangkir, suhu menyamakan kedudukan volume residu cair pada suhu kamar (~ 20 dari G).

Cari suhu yang diinginkan


Untuk penentuan suhu konsumsi minuman yang lebih akurat, kami membagi proses minum menjadi dua tahap. Pertama-tama, minum seteguk minuman Anda (dalam tegukan kecil agar minuman itu tidak membakar apa-apa, mengatur agar dingin dalam proses mengeluarkannya dari gelas). Kedua, minum dalam tegukan tanpa takut terbakar.


Karyawan lembaga penelitian dibawa ke ruang makan untuk belajar kecil. Menurut hasil dan menggunakan metode statistik Stelya ditentukan bahwa sekitar pada 73-72 dari C dapat mencoba sorbat atau menyesap minuman, dan di kisaran 67-60 di C sudah bisa minum (hati-hati, itu tergantung pada karakteristik individu masing-masing orang) . Menurut statistik yang dilakukan mini-studi adalah suhu optimal untuk aman minum kopi / teh, berada di kisaran 63-60 pada S.

Uji Efisiensi Energi Piala


Ya, sungai air, teh dan kopi akan mengalir langsung ke gelas sekali pakai!

Untuk penelitian ini, 4 jenis umum cangkir sekali pakai dipilih. Dan selama pengukuran, imager termal, termometer kontak dan stopwatch digunakan.

Contoh # 1



95% kertas. Ini memiliki laminasi internal - ditutupi dengan film tipis dari dalam, yang melindungi terhadap kebocoran cairan. Dindingnya adalah kertas dan kardus dua lapis, di antaranya ada lapisan udara tipis. Paling sering tersumbat dengan tato. Volume cairan tertutup adalah 400 ml. Yang paling tahan panas (dipikirkan) dari sampel yang diteliti. Hubungan yang sulit dengan Miss Ecology. Pemimpin geng. Ini dapat ditemukan di seluruh dunia di hampir setiap titik penjualan kopi / teh.

Contoh # 2



Semua plastik. Perbedaan utama dari yang lain adalah visor pendek di kepala (pegangan di samping di atas). Bagian luar berwarna cokelat, tetapi bagian dalamnya berwarna abu-abu. Volume cairan tertutup adalah 200 ml. Yang paling rendah, tetapi terluas di penampang - berbentuk tong. Nongkrong di kantor, di pameran dan pertemuan sejumlah besar orang.

Contoh # 3



Adik laki-laki # 1. Yang terkecil di geng (volume = 170 ml). Perlindungan termal minimal, dinding dalam satu lapisan. Ada film plastik yang sama di bagian dalamnya. Dia ingin menjadi seperti kakak laki-laki, tetapi sejauh ini tidak berhasil. Biasanya bekerja di mesin penjual otomatis kopi. Diam-diam jatuh cinta dengan Madame Espresso.

Contoh # 4



Teman lamamu yang baik. Bekerja berdasarkan kepercayaan historis. Plastik dari kata sama sekali. Tinggi, tampan, bangga. Dia tidak suka air panas, dia bisa meringis, tetapi dia menderita kebiasaan lama. Lokasi yang mungkin adalah katering sekolah tua, stasiun kereta api, stasiun bus, dan di tempat-tempat di mana orang terburu-buru. Juga ditemukan di pendingin di sekolah, kantor dan rumah sakit.

Penelitian


Untuk membuat sampel yang representatif, beberapa cangkir dari masing-masing jenis diambil. Untuk pengujian, direncanakan untuk menuangkan air mendidih (air panas), teh (atau diseduh langsung ke dalamnya dengan bantuan tas - kondisi lapangan), kopi (dari mesin kopi). Seseorang mencuri kopi dari mesin kopi tepat sebelum percobaan (kopi yang baik, saya harus katakan) dan harus menguji hanya dengan teh dan air mendidih. Untuk menguji kantong teh disita, yang terakumulasi dalam jumlah besar di sumbernya, yang memintanya untuk tidak menelepon.
Nilai yang diperoleh untuk setiap jenis cangkir rata-rata (ternyata, menambahkan kantong teh ke cangkir praktis tidak mempengaruhi kecepatan dan waktu pendinginan).

Studi pertama adalah pendinginan cairan panas dari semua 4 jenis cangkir di satwa liar tanpa adanya tutup.


Jika tujuan Anda adalah untuk minum teh / kopi secepat mungkin, maka # 3 cocok untuk Anda . Hanya 5-7 menit dan Anda bisa minum. Pada saat yang sama mereka tidak memiliki sampul, sehingga harus minum cepat, atau bahkan setelah 5 menit, suhu akan berada di bawah 60 pada C (untuk 12 menit, suhu akan turun dari 86 ke 60 ke C). Cepat, namun hemat energi, stabil di peringkat keempat dalam studi ini.

Kacamata # 2 dan # 4 terus-menerus berjuang untuk tempat ke-2, sementara tidak terlalu unggul dari sampel # 3 . Hasilnya adalah 6 + 8 = 14 (menit). Mereka hampir identik dalam volume, tetapi pada saat yang sama# 4 sulit untuk dipegang dengan teh-kopi panas, dan # 2 , meskipun tidak terlalu nyaman, tetapi pegangan untuk memegang gelas panas. Ada juga pendapat bahwa # 4 tidak berinteraksi dengan baik dengan cairan panas Pada suhu tinggi, berbagai zat yang tidak menyenangkan bagi tubuh dan lingkungan dapat dilepaskan dari jenis plastik ini.

Cairan panas dalam cangkir # 1lebih dingin dari yang lainnya. Pada sekitar menit ke-8 Anda bisa mencoba minum, pada menit ke-12 Anda sudah bisa minum lebih banyak. Dan setelah 20 menit, isi cangkir akan terlalu dingin. Secara alami, jika Anda minum teh dan kopi, misalnya, dari menit ke-12, maka hingga 20 menit, Anda tidak akan membiarkannya tertinggal di gelas, atau cairan itu akan lebih dingin dan suhunya akan jauh lebih rendah dari 60 ° C. Saat ini, pemegang rekor # 1 hingga 60 o C dalam 20 menit.

Akibatnya, kami mendapat peringkat efisiensi energi untuk gelas sekali pakai dengan waktu pendinginan hingga 60 ° C. Cangkir # 2 , # 3 dan # 4 memiliki satu bintang [*]. Di No. 1 dua bintang [**]:



Dan # 1 memiliki satu kelebihan besar - ini adalah topi yang menyimpan energi panas di dalam cangkir dan hampir sepenuhnya menghilangkan penguapan dari proses kehilangan panas (tutup ini paling sering plastik, yang agak minus dari sudut pandang Miss Ecology). Tentang sampul - selanjutnya.

Tes tutup


Tiga pengukuran fase Untuk mempelajari efek pada tutup dalam secangkir minuman sekali pakai diadakan



# + 1 : mengenakan penutup 67 ketika suhu dari S. Rendah kopi teh di cangkir # 1 dengan penutup diturunkan dari 67 sampai 60 derajat selama 14 menit. Keuntungan waktu yang signifikan relatif terhadap cangkir serupa tanpa tutup (ada 8 menit). Peringkat Efisiensi - [***]

# 1 ++ : Penutup dipasang ketika suhu mencapai 72 sekitar C. Suhu diturunkan dari 72 hingga 60 derajat selama 25 menit (tanpa tutupnya 12 menit). Peringkat Efisiensi Energi - [***]

# 1 +++: Tutupnya dipasang segera setelah minuman dituangkan ke dalam gelas. Hingga 60 derajat dalam 44,5 menit ... vzhzhzhzhzhuh ... (melawan 20 menit dalam cangkir # 1 tanpa penutup). Hasilnya berada di perbatasan bintang 4 dan 5 sesuai dengan peringkat efisiensi energi kami. Peringkat Efisiensi Energi - [****]


temuan


Anda ingin kopi atau teh, dan Anda pergi ke salah satu tempat terdekat di mana Anda dapat membelinya. Di sana, bersama dengan minuman panas, mereka menjual segelas sekali pakai dari salah satu jenis (ini paling sering # 1 ). Dan kemudian variasi tugas:

  • Anda perlu membawanya ke suatu tempat dan ini lebih dari 20 menit:
    Lebih baik jangan melepas penutup. Setelah 20-25 menit dari saat menuangkan minuman ke dalam gelas, Anda dapat meminumnya.
  • , :
    – ( 5-7). .
  • , ( ):
    7 13 . – . ( ).
  • « »:
    . , . .


Dan, ingat, gelas sekali pakai modern bukanlah hidangan yang paling ramah lingkungan. Jika mereka seluruhnya terbuat dari kertas, mereka akan membusuk dalam 2-3 tahun. Tapi cangkir paling umum untuk minuman panas di Rusia dilapisi plastik. Saat membuangnya, saat yang paling sulit adalah memisahkan plastik dan kertas (dan kami tidak yakin apakah mereka dapat melakukannya dengan baik sekarang?). Tutup dan pengaduk untuk cangkir ini juga plastik, yang berkontribusi pada pencampuran kertas dan plastik satu sama lain.

Meskipun, dalam situasi saat ini, ada semacam dualisme. Dari sudut pandang penyebaran virus dan beberapa penyakit, gelas sekali pakai lebih aman, tetapi dari sudut efisiensi energi dan dampak lingkungan lebih baik menggunakan piring yang dapat digunakan kembali (termomug dalam pertempuran!).

Bagaimanapun, Anda sekarang memiliki sedikit lebih banyak data saat membuat keputusan.

PS Kepada semua orang yang minum kopi atau teh segera setelah dituangkan ke dalam cangkir - rasa hormat yang besar.

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

Bonus kecil - beberapa gelas pencitraan panas yang indah














More articles:


All Articles