چای ساز برقی

ماشین ها با بنزین کار می کنند ... و مردم با چای و قهوه ! چای ساز برقی که قبلا ابداع شده است روشی بسیار کارآمد برای تبدیل آب سرد به گرم (یعنی کتری برقی) (که به عنوان یک کتری چای برقی نیز شناخته می شود) است. آن را با آب پر کنید ، سپس به برق وصل کنید ، آن را روشن کنید و در عرض چند دقیقه آب گرم را برای نوشیدن یا پخت و پزدر اختیار شما خواهد بود. یک کتری دقیقا چگونه کار می کند؟ چرا جوشیدن اینقدر طول می کشد؟ و چگونه می داند چه زمانی خود را خاموش کند؟ بیایید نگاه دقیق تری داشته باشیم!

بیشتر بخوانید: یخچال ساید بای ساید

کتری برقی چیست؟

کتری ها از ساده ترین لوازم خانگی هستند. زمانی که درپوش داخل آن را بلند کنید خواهید دید ، در انتهای ظرف آب ، یک کویل فلز ضخیم به نام عنصر گرمایش وجود دارد. هنگامی که کتری را به یک پریز برق وصل می کنید ، یک جریان الکتریکی بزرگ به درون عنصر گرمایش جریان می یابد. مقاومت عنصر (گرایشی که هر ماده برای متوقف کردن جریان برق از طریق آن دارد) انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. به عبارت دیگر ، این عنصر داغ می شود. از آنجا که در تماس مستقیم با آب سرد است ، گرما توسط هدایت دهنده به آب منتقل می شود و به سرعت آن را نیز گرم می کند.

کتری برای جوش چقدر طول می کشد؟

شما می توانید آب را از هر طریقی بجوشانید - حتی در یک قابلمه ساده روی آتش یا اجاق گاز یا بخاری - اگرچه یک کتری محصور معمولاً خیلی سریع تر است: فرار گرما را متوقف می کند ، اجازه می دهد فشار سریعتر افزایش یابد (به یاد داشته باشید که آب وقتی که اشباع شود جوش می آید. فشار بخار برابر است با فشار اتمسفر) و باعث می شود آب سریعتر جوش یابد. اما آیا تا به حال برایتان سوال بوده که چقدر طول می کشد کتری شما جوش بخورد؟ نکته شگفت انگیز این است که کتری اب را به همان سرعت جوش می آورد — و در اینجا دلیل آن این است که:

اگر شما انرژی گرما را در کف یک کتری پمپاژ می کنید (سریعتر از آنکه گرما در قسمت فوقانی و پهلوها فرار کند) دیر یا زود آب درون آن جوش می آید. یک قانون اساسی فیزیک بنام صرفه جویی در انرژی به ما می گوید اگر نیاز به جوشاندن یک لیتر آب داشته باشید ، از همان درجه حرارت شروع می کنید ، برای انجام این کار همیشه باید به همان میزان انرژی اضافه کنید. چه از آتش کمپ و چه کتری ، مایکروویو یا برخی وسایل دیگر به روش جیمز پرسکات ژول استفاده کنید (به کادر زیر مراجعه کنید) ، مقدار انرژی مورد نیاز برای جوشاندن آب دقیقاً یکسان است.

بیایید فرض کنیم که شما با 1 لیتر (تقریبا 1 کیلوگرم ، 2/2 پیمانه) آب سرد در حدود 10 درجه سانتیگراد (50 درجه فارنهایت) شروع می کنید و می خواهید آن را 90 درجه سانتیگراد تا دمای جوش آن (100 درجه سانتیگراد یا 212 درجه فارنهایت) بالا ببرید. . مقدار انرژی مورد نیاز شما 4/4 × 1000 گرم × 90 درجه = 378،000 ژول یا 378 کیلوژول است.

"4.2" یک مقدار ثابت به نام ظرفیت حرارتی خاص آب است. هر ماده ای از ظرفیت حرارتی خاص متفاوتی برخوردار است ، یعنی صرفاً مقدار انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم مواد توسط یک درجه سانتیگراد است. برای بالا بردن دمای 1 گرم آب به میزان 1 درجه سانتیگراد ، باید 4/4 ژول انرژی اضافه کنید ، بنابراین ظرفیت حرارتی خاص آب 4.2 J / g / ° C است.

برای جوشاندن یک لیتر آب 378 کیلوگرم نسبت به آنچه فکر می کنید انرژی بیشتری دارد. یک لامپ با کارایی انرژی با توان 10 وات از 10 ژول انرژی در هر ثانیه استفاده می کند (زیرا 1 وات به معنای استفاده از یک ژول در ثانیه) است ، بنابراین 37800 ثانیه یعنی حدود 10.5 ساعت طول می کشد تا به همان اندازه از کتری ما استفاده کند. یک جوش!

اگر از کتری برقی استفاده می کنید که دارای درجه حرارت 2400 وات است ، به این معنی است که در هر ثانیه 2400 ژول انرژی الکتریکی مصرف می کنید و تقریباً همان مقدار انرژی را در هر ثانیه در آب قرار می دهید. 378،000 را در 2400 تقسیم کنید و متوجه می شوید که کتری در حدود 160 ثانیه طول می کشد تا کار را انجام دهد ، که به نظر می رسد درست است - یک کتری برقی معمولاً حدود 2 تا 3 دقیقه طول می کشد تا جوش بیاید. یک ضرب المثل قدیمی می گوید: یک گلدان تماشایی (کتری) هرگز جوش نمی آید ، اما این تاریخ از زمانی شروع می شود که بیشتر مردم در آتش سوزی های زغال سنگ ناخوشایند آب را جوش می زدند. یک کتری برقی می تواند ظرف چند دقیقه آب را بجوش آورد زیرا می تواند خیلی سریعتر و کارآمدتر از یک آتش باز انرژی انرژی گرمایی را به آب اضافه کند (که باعث می شود گرما از همه جهات فرار کند).

بیشتر بخوانید: بهترین ویژگی های تلویزیون هوشمند

اگر کتری شما به چیزی مانند 2400 وات (W) امتیاز داده می شد و از منبع تغذیه انگلیس 240 ولت (V) استفاده می کنید ، این بدان معنی است که جریان عبوری از طریق این عنصر 2400/240 یا 10 آمپر (A) خواهد بود. با توجه به استانداردهای خانگی ، این یک جریان عظیم است: در مقایسه ، شارژر کوچکی که برای iPod دارم ، حداکثر جریان 0.67 آمپر را به خود جلب می کند - این کتری 15 بار بیشتر از آن استفاده می کند! بنابراین پاسخ چگونگی کارکرد سریع کتری برقی با استفاده از یک جریان الکتریکی نسبتاً بزرگ است. مقدار گرمای تولید شده متناسب با جریان است (یک جریان 10 آمپر می تواند دو برابر گرمای تولید کند از جریان 5 آمپر که از طریق همان عنصر گرمایش اگر ولتاژ ثابت باشد عبور می کند) ، بنابراین جریان های بزرگتر گرمای بیشتری تولید می کنند و گرما را بیشتر می کنند.