Вот кипит в электрическом чайнике вода, и как только он отключился, какая там температура воды?

Как по-простому обеспечить температуру заваривания чая, если чайник без регулятора температуры и без термометра?Вскипятить воду, и охладить, разбавив водой комнатной температуры в определенной пропорции.Например, нужна вода для заваривания температурой 80 градусов.1. Наливаем в чайник литр воды, доводим до кипения. 2. Ждем, пока кипение прекратится.3. После прекращения кипения выливаем в чайник полтора стакана воды комнатной температуры. 4. Сразу заливаем в заварник, и это будет 80 градусов.Что там происходит?По шагам.В нормальных условиях (горные не рассматриваю) вода кипит при 100 градусах. 1. Наливаем в чайник литр воды, доводим до кипения. Это позволит получить температуру, очень близкую к 100 градусам. Кипение проходит при постоянной температуре.2. Ждем, пока кипение прекратится. Разбавляя, мы хотим снизить температуру воды в чайнике, а не тратить ее энергоемкость еще и на прекращение кипения.3. После прекращения кипения выливаем в чайник полтора стакана воды комнатной температуры. Почему полтора?Сколько воды доливать? Неизвестный объем = Х.Было: 1000 мл * 100 градусов + Х мл * 25 градусов.Стало: 1000 мл * 80 градусов + Х мл * 80 градусов.1000 * 100 + Х * 25 = 1000 * 80 + Х * 80,1000 * 100 — 1000 * 80 = Х * 80 — Х * 25,Х = 20000 / 55 = 364 мл.Это примерно полтора стакана. Если учесть теплоемкость заварника и чайника (тяжелый и не разогретый заварник), можно налить поменьше.

Что такое кипение Автоклав

imageЭто когда жидкость нагрета до определенной температуры, то испарение может происходить не только на поверхности, но и по всей массе жидкости. Вначале испарение происходит внутрь едва заметных для глаза воздушных пузырьков, которые всегда имеются в природной жидкости, особенно на стенках сосуда.

По мере испарения пузырьки пара растут и затем часть их отрывается, под действием выталкивающей силы жидкости прорывается к ее поверхности и пар выходит наружу. Этот процесс называется кипением жидкости.

Температура, при которой начинается этот процесс, называется температурой кипения жидкости и определяется как температура, при которой давление насыщающего пара делается равным давлению в жидкости (для жидкости в открытом сосуде — это атмосферное давление).

Как изменить температуру кипения

Изменяя давление, под которым находится жидкость, можно изменить температуру ее кипения в широких пределах. При понижении давления вода может кипеть при низкой, например, комнатной температуре. Наоборот, при значительном повышении давления температура кипения воды достигает нескольких сот градусов.

Зависимость температуры кипения воды от давления приведена в таблице.

Давление в am 1 2 3 5 10 20 100
Температура кипения в °С 100 120 133 151 180 210 310

Температуры кипения некоторых жидкостей при атмосферном давлении приведены в таблице на стр. 110.

Зависимость температуры кипения от давления используется в приборах, называемых автоклавами, которые широко применяются в химической и пищевой промышленности, а также в медицине. Автоклав служит для обработки (в медицине для дезинфекции) различных материалов паром под давлением и при температурах выше 100° С.

Автоклав

imageНа рис. 2 показан небольшой автоклав — вулканизатор, применяемый в зубопротезном деле, на примере которого можно разобрать принцип устройства простейшего автоклава. Он представляет прочный котел Н с крышкой К, которая герметически прижимается винтом В со скобкой С; в крышке имеется манометр М, термометр Т и предохранительный клапан Р, не допускающий чрезмерного повышения давления пара в случае нару шения нормального режима работы автоклава.

Котел устанавливается на подставке П и подогревается мощной газовой горелкой. В котел наливается некоторое количество воды и над ней на подставке помещается коробка с подвергаемыми действию пара материалами. Давление пара в автоклаве достигает нескольких атмосфер, температура кипения повышается до 120—130° С.

Медицинский автоклав с электрическим подогревом (рис. 2 б) имеет отдельный котел К и рабочую камеру Р, которые соединены патрубками Т. Вся система герметически закрывается крышками. Рабочая камера автоклава оборудована предохранительным клапаном П и манометром М.

Котел имеет электрический подогрев, пар, образовавшийся в котле, по патрубку поступает в камеру и вся система работает как одно целое. Автоклав рассчитан на стерилизацию материала паром при давлении в 2 am, что соответствует температуре в 120° С.

Стадии кипения воды

Процесс кипения воды состоит из трёх стадий: – начало первой стадии – проскакивание со дна чайника или любого другого сосуда, в котором вода доводится до кипения, крошечных пузырьков воздуха и появления на поверхности воды новых образований пузырьков. Постепенно количество таких пузырьков увеличивается.

– на второй стадии кипения воды происходит массовый стремительный подъём пузырьков вверх, вызывающий сначала лёгкое помутнение воды, которое затем переходит в «побеление», при котором вода внешне напоминает струю родника. Это явление называется кипением белым ключом и крайне непродолжительно.

– третья стадия сопровождается интенсивными процессами бурления воды, появления на поверхности крупных лопающихся пузырей и брызг. Большое количество брызг означает, что вода сильно перекипела.

Кстати, если Вы любите попить чайку, заваренного на чистой природной воде, то для этого можно сделать заказ, не выходя из дома, на сайте, к примеру: http://www.aqualeader.ru/. После чего компания по доставке воды привезет ее на дом.

Простые наблюдатели уже давно обратили внимание на тот факт, что все три стадии кипения воды сопровождаются различными звуками. Вода на первой стадии издаёт едва различимый тонкий звук. Во второй стадии звук переходит в шум, напоминающий гул пчелиного роя. На третьей стадии звуки кипящей воды теряют равномерность и становятся резкими и громкими, хаотически нарастая.

Все стадии кипения воды легко проверяются опытом. Начав нагревать воду в открытой стеклянной ёмкости и периодически замеряя температуру, спустя краткий промежуток времени мы начнём наблюдать пузырьки, покрывающие дно и стенки ёмкости.

Давайте подробнее остановимся на пузырьке, возникающем около дна. Постепенно наращивая объём, пузырёк увеличивает и площадь соприкосновения с прогревающейся водой, которая ещё не достигла высокой температуры. В результате этого находящиеся внутри пузырька пар и воздух охлаждаются, вследствие чего давление их уменьшается, и тяжесть воды лопает пузырёк. Именно в этот момент вода издаёт характерный для закипания звук, возникающий из-за столкновений воды с дном ёмкости в тех местах, где лопаются пузырьки.

По мере приближения температуры в нижних слоях воды к 100 градусам Цельсия внутрипузырьковое давление уравнивается с давлением воды на них, в результате чего пузырьки постепенно расширяются. Увеличение объёма пузырьков приводи и к увеличению действия на них выталкивающей силы, под действием которой наиболее объёмные пузырьки отрываются от стенок ёмкости и стремительно поднимаются вверх. В том случае, если верхний слой воды ещё не достиг 100 градусов, то пузырёк, попадая в более холодную воду, теряет часть водяных паров, конденсирующихся и уходящих в воду. При этом пузырьки снова уменьшаются в размере и опускаются вниз под действием силы тяжести. Возле дна они снова набирают объём и поднимаются вверх, и именно эти изменения пузырьков в размерах создают характерный шум закипающей воды.

К моменту, когда весь объём воды достигает 100 градусов, поднимающиеся пузырьки уже не уменьшаются в размере, а лопаются на самой поверхности воды. При этом происходит выброс пара наружу, сопровождаемый характерным бульканьем – это означает, что вода кипит. Температура, при которой жидкость достигает кипения, зависит от давления, которое испытывает её свободная поверхность. Чем больше это давление – тем большая требуется температура, и наоборот.

То, что вода закипает при 100 градусах Цельсия – общеизвестный факт. Но стоит учесть, что такая температура справедлива только при условии нормального атмосферного давления (около 101 килопаскаля). С увеличением давления температура, при которой жидкость достигает кипения, тоже возрастает. К примеру, в кастрюлях-скороварках пища варится под давлением, приближающимся к 200 килопаскалям, при котором температура кипения воды составляет 120 градусов. В воде с такой температурой варение протекает гораздо быстрее, чем при обычной температуре кипения – отсюда и такое название кастрюли.

Соответственно, понижение давления понижает и температуру кипения воды. К примеру, жители горных районов, обитающие на высоте 3 километров, добиваются кипения воды быстрее жителей равнин – все стадии кипения воды происходят быстрее, поскольку для этого необходимо всего 90 градусов при давлении 70 килопаскалей. Но сварить, к примеру, куриное яйцо жители гор не могут, поскольку минимальная температура, при которой белок сворачивается – как раз 100 градусов Цельсия.

Говорят, что от черной тоски помогает черный чай, а от зеленой — зеленый.

Насчет цвета — это, конечно, шутка. А в остальном все чистая правда. Причем вещества, содержащиеся в чае, не только бодрят и поднимают настроение, но и помогают от многих болезней.

И глаз радует, и сердце

Еще древние китайцы, подарившие миру чай, рекомендовали его как средство для повышения остроты зрения и против ревматизма. А с каждым годом ученые выявляют все новые и новые полезные свойства напитка. Вот лишь некоторые результаты:

Чай способствует укреплению костей, поддерживает функцию щитовидной железы.

Фтор, содержащийся в зеленом чае, снижает риск заболевания кариесом, а бактерицидные вещества полезны при пародонтозе.

Зеленый чай способствует также выделению желудочного сока, помогает аппетиту, пищеварению, регулирует метаболизм жиров.

Один из антиоксидантов, обнаруженный в зеленом чае, помогает организму сжигать жир и, значит, бороться с лишним весом.

Чай притормаживает рост холестерина, останавливает атеросклероз, снижает риск болезней сердца, уничтожает вирусы, повышает иммунитет, помогает организму противостоять радиоактивному облучению.

И черный, и зеленый чаи могут отвести от «белой горячки», поскольку предотвращают привыкание к алкоголю.

Содержащиеся в чае антиоксиданты усиливают действие витамина Е, сохраняют клетки печени, что продлевает жизнь и сохраняет активность в пожилом возрасте. Зеленый чай — воистину великолепное омолаживающее средство, ведь он в 18 раз превосходит по воздействию витамин Е. А еще вещества, содержащиеся в чае, защищают нашу кожу, препятствуют образованию глубоких морщин.

Секреты заварки

Возникает закономерный вопрос: если чай такой полезный, то почему это почти не сказывается на нас? Ответ прост — большинство людей совершенно не умеют готовить и употреблять чай. Впрочем, судите сами, насколько вы правильно готовите этот напиток. Вот пять советов, которые «чайные мастера» дают неопытным «чайникам»:

1 Главный секрет целебного чая содержится, конечно же, в самом чае. На сегодняшний день продается множество сортов на любой вкус и карман. Но если вы действительно хотите не просто утолять жажду, а потреблять напиток, который древние называли «эликсиром здоровья», то вам стоит предпочесть удобным чаям в пакетиках более сложный процесс ручного заваривания.

2 «Правильная» вода — еще одна важная составляющая напитка. Хлорированная вода из крана его однозначно портит. Йодированную воду также лучше не брать — она убьет вкус чая. Китайцы вообще считают, что лучше всего использовать воду из родника, который находится в том же месте, где рос чай. Но так как для нас это условие недостижимо, оптимальной можно считать питьевую воду, которая продается в пятилитровых бутылях.

3 Очень многое зависит от температуры воды, которой заваривают чай. Рецептов существует множество. Оптимальная технология выглядит так: кипятком ополаскивают заварной чайник и засыпают в него заварку (чайная ложка на кружку плюс еще одна). Все это наполовину заливается водой, вскипевшей и остывшей до температуры около 70-80 градусов (кипяток напрочь убивает все свойства зеленого чая). А через минуту чайник заливается доверху. Для зеленого чая процесс заварки длится 2-3 минуты. Если это чай, скрученный в комочки, его следует заваривать 5-8 минут. Для черного чая время заваривания около 3-5 минут.

4 После этого готовый чай разливают по фарфоровым кружкам и пьют его теплым, не давая остыть. Хороший зеленый чай можно заваривать таким образом до 4-5 раз (суперкачественные — до 8 раз). Имеется в виду заваривание в пределах одного чаепития, а не на следующий день. Специалисты считают, что самую большую пользу организму чай способен принести только в первые 15 минут после его заваривания. А по истечении пяти часов настаивания, дополнительного кипячения заварки или доливания в нее кипятка (как это многие делают) чай превращается не просто в бесполезный напиток, а в настоящую отраву для организма. А черный чай вообще лучше завариваеть всего один раз.

5 Правильно заварив чай, его надо и правильно употребить. Считается, что нельзя пить его на пустой желудок, непосредственно перед едой или сразу после нее. Лучше всего делать это за полчаса до еды или спустя полчаса после нее. Еще одно важное правило: чай не должен быть холодным или очень горячим. Оптимальная температура — 40-50 градусов. Именно такой чай придает бодрость, улучшает настроение, обмен веществ, проясняет сознание и обостряет зрение. Иногда чаем запивают лекарства. Этого тоже делать не следует. Дело в том, что вещества, содержащиеся в чае, мешают усваиваться многим препаратам. Ну и, конечно, нельзя пить чай, который простоял много часов.

Советы

— Температуру воды для заварки легко определить и без термометра. Для этого только надо иметь часы и помнить, что вода кипит при температуре 100 градусов, как только вы выключаете огонь, вода остывает до 95 градусов, а затем каждую минуту вода в чайнике теряет примерно пять градусов.

— Полезнее зеленого чая может быть только зеленый чай с лимоном, утверждают ученые, проводившие специальное исследование. Оказывается, что при добавлении дольки лимона в три раза повышается усвоение организмом антиоксидантов, помогающих при диабете, сердечных болезнях и даже раке.

— Чтобы чай сохранял полезные свойства, его надо хранить в сухом, герметичном, светонепроницаемом сосуде. Но даже при таких условиях при комнатной температуре он сохраняет целебные свойства не более двух месяцев.

ОбществоЗдоровьеМедликбез

Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды

Справка

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность, потребленную от сети.

Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Примеры

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Замечание о кпд нагрева воды

Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:

  • на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
  • на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
  • теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
  • испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
  • потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).

Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:

  • использование погружного нагревательного элемента,
  • использование закрытой ёмкости,
  • теплоизоляция ёмкости,
  • использование минимально необходимой температуры нагрева,
  • отключение при возникновении кипения.

В качестве дополнительных потерь можно отметить:

  • потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
  • потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
  • потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).

С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:

  • Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
  • Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
  • Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.

Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:

  • Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
  • Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
  • Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
  • Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
  • Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
  • Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
  • Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями: — снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта; — увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство); — активное регулирование (ограничение) температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления; — установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение); — периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка; — увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий