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O projeto "Glass". Copos descartáveis ​​de chá / café de eficiência energética


2020 ano. Parece ser 12 de março. Laboratório ultra-secreto do Instituto de Pesquisa de Calor e Frio (NIITiHo). Em algum lugar nos subúrbios.

Camaradas! - o chefe do laboratório ergueu triunfantemente o punho até o teto e olhou com fervor os engenheiros e assistentes de laboratório recém-despertados.

A sala de reuniões do instituto, parcialmente cheia e maltratada, perfurou lentamente em resposta.

"Hoje de manhã reuni você para um anúncio muito importante." Em primeiro lugar, a distância entre você no trabalho deve ser pelo menos! Repito, NÃO MENOS! Um metro. Como você garantirá isso - pense que você é engenheiro.

O pensamento entrou nas massas, causando uma leve risada e desaprovação tímida.

- Mais uma coisa. O país precisa de um teste de copos descartáveis, porque esta é a maneira mais higiênica de consumir bebidas de alto grau, como café, chá, vodka de chicória e outras. Atualmente, há uma luta para você saber qual vírus e o uso de itens descartáveis ​​é um componente importante da proteção contra vírus e outras doenças. Assim que você concluir a parte experimental do estudo, os resultados poderão ser processados ​​remotamente, em casa. Vai!

Os engenheiros tentaram manter uma distância de 1 m. Era muito semelhante ao movimento das moléculas de gás em um vaso fechado. As pessoas mais responsáveis ​​tentaram manter a distância necessária e empurraram aqueles que subiram ao seu alcance. Aqueles que não se importaram (não se importam) teimosamente cutucaram seus colegas e tentaram sair desse inferno pelas portas da entrada principal. Dois assistentes de laboratório, piando alegremente, empurraram aqueles que tentavam manter distância. Muitos não conseguiram sair dessa bagunça. O último ficou fraco e olhou tristemente para o que estava acontecendo. Ele sabia de outra porta que dava para o corredor vizinho, mas, por uma sorte, estava perto da entrada principal. Os últimos três funcionários da platéia chegaram mais perto do jantar.


Introdução


Assim, muitos de nós não podem viver um dia (especialmente no outono-inverno-primavera) sem ter que beber um copo de café ou chá, mas sim alguns. Especialmente quando estamos no trabalho e não há tempo para comer algo - o chá / café realmente ajuda, mas ao mesmo tempo aquece e aumenta o nível de vitalidade. Na maioria das vezes, copos descartáveis, termomugs (coisa que economiza energia!) E várias canecas / copos reutilizáveis ​​são usados ​​para isso. Mas em que momento é melhor beber essas bebidas e não se queimar? E como mantê-los em uma temperatura ideal para beber por mais tempo? Tentamos responder a essas perguntas em nosso estudo. Hoje vamos tentar copos descartáveis ​​resistentes.



Aqui estão alguns fatos sobre eles:

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Quando chá / café é derramado em um copo, ainda é impossível tomá-lo. Alguém evoluiu de tal maneira que ele já sabe como fazê-lo, mas ele ainda não poderá beber o volume principal do copo a uma temperatura tão alta do líquido, porque você pode ficar gravemente queimado. Para a maioria das pessoas, você precisa esperar N minutos para começar a beber esta bebida. O valor do tempo N é geralmente conhecido por nós apenas empiricamente, ou seja, com base em queimaduras previamente obtidas da língua, boca e garganta. Nesse caso, as condições para encher, mover e consumir o conteúdo dos copos mudam a cada vez, o que significa que a temperatura do líquido dentro do copo também muda.

Ao atingir uma certa temperatura limite T xchá / café já pode começar a beber suavemente em pequenos goles, para não se queimar. Mas essa temperatura cai indecentemente rapidamente (se de repente usarmos uma caneca térmica, teremos um pouco mais de tempo) e permaneceremos com uma caneca meio vazia (cheia) de uma bebida já pouco quente (alguém pode gostar dessa opção).


Tarefas para resolver o problema


1. Descreva o caminho da vida do chá / café em uma xícara (tarefa filosófica).

2. Determine a temperatura (faixa de temperatura) na qual chá / café já pode ser bebido ( T x ) e não pode mais ser bebido ( T y ).
Sim, cada um tem seus próprios limites de temperatura
[ / . – , ]


3. Teste vários tipos de copos descartáveis ​​populares e o tempo de resfriamento de bebidas quentes. Faça uma classificação de sua eficiência energética. Calcule quanto tempo leva para atingir T x e T y .

4. Como reduzir o tempo N esperando temperatura T x ?

5. Como manter a temperatura (energia térmica) na faixa T x –T y pelo maior tempo possível?

Vamos tentar imaginar o caminho da vida de uma bebida quente em um copo. O resultado é aproximadamente o seguinte:



A, se por pontos:

1. Preparação dos ingredientes e utensílios necessários. A água é mais frequentemente usado em um ponto de ebulição ou próximo a ela (100 ® Ñ - consideramos a temperatura inicial da água). [e o café feito de uma máquina de café tem uma temperatura mais baixa com mais frequência! Aproximadamente. científico sênior A. Kurbatov]

2. No processo de derramar líquido em um copo, sua temperatura cai. É verdade que não basta beber imediatamente. Isso ocorre porque a temperatura do copo está próxima da temperatura do ar na sala e, ao despejar líquido quente nele, parte do calor é absorvida pelas paredes do próprio copo. Além disso, ocorrem durante o vazamento da perda de calor no ambiente (temperatura 92-82 bebida de C).

3. O líquido esfria. Evaporação, radiação de calor e convecção trabalham nisso. Evaporação por cima do vidro (se não houver tampa), convecção por cima e nas paredes laterais, radiação térmica em todas as direções. Nesta fase, existem: a adição de ingredientes adicionais: açúcar, leite, água, etc., misturas, tentativas de beber. Algures aqui t x e N (pequena gota de volume, a temperatura cai para 75-65 no C).

4. A bebida resultante é finalmente bebida ativamente. Uma queda significativa na quantidade de resíduos de resfriamento por aceleração (assumindo que a temperatura seja reduzida para cerca de 40 a C).

5. Se restar alguma coisa no copo, a temperatura é igual ao volume residual de líquido à temperatura ambiente (~ 20 de G).

Procure as temperaturas desejadas


Para uma determinação mais precisa da temperatura do consumo de bebidas, dividimos o processo de beber em duas etapas. Primeiro, tome um gole da sua bebida (em pequenos goles para que a bebida não queime nada, conseguindo esfriar no processo de tirá-la do copo). Em segundo lugar, beba goles sem medo de se queimar.


Os funcionários do instituto de pesquisa foram levados à sala de jantar para um pequeno estudo. De acordo com os resultados e usando o método estatístico, Stelya determinou que aproximadamente entre 73 e 72 de C pode tentar sorbat ou saborear uma bebida, e na faixa de 67 a 60 em C já pode beber (cuidado, isso depende das características individuais de cada pessoa) . Segundo as estatísticas realizadas, um mini-estudo é a temperatura ideal para beber com segurança cafeteira / chaleira, estava na faixa de 63 a 60 na S.

Teste de eficiência energética do copo


Sim, rios de água, chá e café fluirão direto para copos descartáveis!

Para o estudo, foram selecionados 4 tipos comuns de copos descartáveis. E durante as medições, um termovisor, termômetros de contato e um cronômetro foram usados.

Amostra # 1



95% de papel. Possui laminação interna - é coberta por uma película fina por dentro, que protege contra vazamentos de fluidos. As paredes são de duas camadas de papel e papelão, entre elas uma fina camada de ar. Na maioria das vezes entupido de tatuagens. O volume do líquido incluído é de 400 ml. A mais resistente ao calor (pensada) das amostras estudadas. Um relacionamento difícil com Miss Ecology. O líder da quadrilha. Pode ser encontrado em todo o mundo em praticamente qualquer ponto de venda de café / chá.

Amostra # 2



Todo em plástico. A principal diferença do resto é uma viseira curta na cabeça (alça na lateral na parte superior). O exterior é castanho, mas o interior é cinzento. O volume do líquido incluído é de 200 ml. O menor, mas o mais largo na seção transversal - em forma de barril. Sair em escritórios, em exposições e encontros de um grande número de pessoas.

Amostra # 3



Irmão mais novo # 1. O menor da turma (em volume = 170 ml). A proteção térmica é mínima, a parede está em uma camada. Existe o mesmo filme plástico por dentro. Ele quer ser como um irmão mais velho, mas até agora não deu certo. Geralmente trabalha na venda de máquinas de café. Secretamente apaixonado por Madame Espresso.

Amostra # 4



Seu bom e velho amigo. Trabalha com confiança histórica. Plástico da palavra. Alto, bonito, orgulhoso. Ele não gosta de água quente, pode fazer uma careta, mas sofre com o velho hábito. Os locais possíveis são restauração à moda antiga, estações de trem, estações de ônibus e em locais onde as pessoas estão com pressa. Também encontrado em refrigeradores em escolas, escritórios e hospitais.

Pesquisa


Para criar uma amostra representativa, vários copos de cada tipo foram tomados. Para os testes, planejava-se derramar água fervente (água quente), chá (ou preparar diretamente neles com a ajuda de sacos - condições do campo), café (de uma máquina de café). Alguém roubou café de uma máquina de café logo antes dos experimentos (bom café, devo dizer) e teve que testar apenas com chá e água fervente. Para testar os saquinhos de chá foram apreendidos, que se acumularam em grandes quantidades na fonte, o que lhe pediu para não ligar.
A média dos valores obtidos para cada tipo de xícara (como se viu, adicionar um saquinho de chá a uma xícara praticamente não afeta a velocidade e o tempo de resfriamento).

O primeiro estudo foi o resfriamento do líquido quente de todos os 4 tipos de xícaras na vida selvagem na ausência de tampas.


Se seu objetivo é beber chá / café o mais rápido possível, o item 3 é um bom ajuste para você . Apenas 5-7 minutos e você pode beber. Ao mesmo tempo, eles não têm coberturas, assim terá de beber rapidamente, ou mesmo depois de 5 minutos, a temperatura estará abaixo de 60 na C (durante 12 minutos, a temperatura irá cair de 86 para 60 a C). 4º lugar rápido, mas com eficiência energética, estável no estudo.

Os óculos nº 2 e nº 4 lutam persistentemente pelo 2º lugar, enquanto não estão muito à frente da amostra nº 3 . O resultado é 6 + 8 = 14 (minutos). Eles são quase idênticos em volume, mas ao mesmo tempoO nº 4 é difícil de segurar na mão com o café-chá quente e o nº 2 , embora não seja muito conveniente, mas uma alça para segurar um copo quente. Há também uma opinião de que o nº 4 não interage muito bem com líquidos quentes, como A altas temperaturas, uma variedade de substâncias desagradáveis ​​para o corpo e o meio ambiente pode ser liberada desse tipo de plástico.

Líquidos quentes no copo # 1esfriar mais tempo do que todo mundo. Por volta do oitavo minuto, você pode tentar beber; no 12º minuto, você já pode beber mais ousado. E após 20 minutos, o conteúdo do copo esfriará demais. Naturalmente, se você beber chá e café, por exemplo, do 12º minuto até 20 minutos, você não o deixará no copo ou o líquido esfriará mais e sua temperatura já será muito inferior a 60 ° C. No momento, o detentor do registro número 1 chega a 60 o C em 20 minutos.

Como resultado, obtivemos uma classificação de eficiência energética para copos descartáveis ​​com um tempo de resfriamento de até 60 ° C. Os copos 2 , 3 e 4 têm uma estrela [*]. No número 1, duas estrelas [**]:



E o número 1 tem uma grande vantagem: são tampas que retêm energia térmica dentro do copo e removem quase completamente a evaporação dos processos de perda de calor (essas tampas são geralmente de plástico, o que é um pouco menos do ponto de vista da Miss Ecology). Sobre capas - mais.

Testes de tampa


Medições trifásicas Para estudar o efeito sobre a tampa em um copo descartável para bebidas, foi realizada



# + 1 : uso da tampa 67 quando uma temperatura de S. Café com chá baixo no copo # 1 com a tampa abaixada de 67 para 60 graus por 14 minutos. Ganho de tempo significativo em relação a um copo semelhante sem tampa (houve 8 minutos). Avaliação da eficiência - [***]

# 1 ++ : A tampa é montada, quando a temperatura atingiu 72 sobre C. A temperatura é reduzida de 72 a 60 graus durante 25 minutos (sem a tampa foi de 12 minutos). Classificação de eficiência energética - [***]

# 1 +++: A tampa é colocada imediatamente após a bebida ser derramada em um copo. Até 60 graus em 44,5 minutos ... vzhzhzhzhzhuh ... (contra 20 minutos no copo # 1 sem tampa). O resultado é na fronteira de 4 e 5 estrelas, de acordo com nossa classificação de eficiência energética. Classificação de eficiência energética - [****]


achados


Você queria café ou chá e vai a um dos locais mais próximos onde pode comprá-lo. Lá, junto com uma bebida quente, eles vendem um copo descartável de um dos tipos (geralmente esse é o número 1 ). E, em seguida, variações de tarefas:

  • Você precisa trazê-lo para algum lugar e isso leva mais de 20 minutos: É
    melhor não remover a tampa. Depois de 20 a 25 minutos a partir do momento de derramar a bebida em um copo, você pode beber.
  • , :
    – ( 5-7). .
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E lembre-se de que os copos descartáveis ​​modernos não são os pratos mais ecológicos. Se eles fossem feitos inteiramente de papel, teriam se decomposto em 2-3 anos. Mas os copos mais comuns para bebidas quentes na Rússia são revestidos por dentro com plástico. Ao descartá-los, o momento mais difícil é separar o plástico e o papel (e não temos certeza se eles podem fazê-lo bem agora?). As tampas e os agitadores desses copos também são de plástico, o que contribui para a mistura de papel e plástico entre si.

Embora, na situação atual, exista um tipo de dualismo. Do ponto de vista da disseminação de vírus e de algumas doenças, os copos descartáveis ​​são mais seguros, mas do ponto de vista da eficiência energética e do impacto ambiental, é melhor usar pratos reutilizáveis ​​(termomugs em batalha!).

De qualquer forma, agora você tem um pouco mais de dados ao tomar decisões.

PS Para todos que tomam café ou chá imediatamente depois de serem colocados em uma xícara - um enorme respeito.

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

Um pequeno bônus - alguns belos óculos de imagem térmica














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