Catégorie K : Approvisionnement en eau et chauffage

Les fluides caloporteurs et leurs propriétés

Les caloporteurs utilisés dans les systèmes de chauffage - eau, vapeur et air ont des propriétés différentes et se caractérisent par chaleur spécifique, gravité spécifique et propriétés sanitaires et hygiéniques.

Le poids de 1 cm3 d'une substance en grammes s'appelle sa gravité spécifique. Plus la capacité thermique spécifique et la gravité spécifique du liquide de refroidissement sont élevées, plus il faut dépenser de chaleur pour chauffer le liquide de refroidissement et plus il donne de chaleur à la pièce pendant son refroidissement.

La capacité calorifique spécifique de l'eau est de 1 kcal/kg-deg. Ainsi, chaque kilogramme d'eau chauffée, par exemple, dans une chaudière à 95 ° C et refroidie dans un radiateur à 70 ° C, c'est-à-dire à 25 ° C, donnera 25 kcal de chaleur à la pièce chauffée. Étant donné que le poids volumétrique de l'eau à une température moyenne dans le système de 80 ° C est de 972 kg / m3, 1 m3 d'eau dans les systèmes de chauffage central peut dégager 24 300 kcal / m3 de chaleur (25X972).

Lorsque la vapeur est utilisée comme caloporteur, sa chaleur latente de vaporisation est utilisée, ce qui, à une pression de vapeur de 0,2 kgf/cm2, est d'environ 540 kcal pour 1 kg de vapeur.

La chaleur latente de vaporisation est la chaleur nécessaire pour transformer 1 kg d'eau en vapeur. Lorsqu'elle est refroidie dans des appareils de chauffage, la vapeur se condense et donne à la pièce la chaleur dépensée pour l'évaporation de l'eau.

Le volume spécifique de vapeur basse pression peut être pris égal à 1,73 m3/kg, de sorte que chaque mètre cube de vapeur dans le système de chauffage dégage 312 kcal/m3 de chaleur (540 : 1,73).

Deuxième propriété importante la vapeur, qui a une surpression, est son désir de se dilater et de réduire sa pression à la pression atmosphérique. En raison de cette propriété, la vapeur est utilisée dans la technologie de chauffage.

Du côté sanitaire et hygiénique, la vapeur est un caloporteur moins souhaitable que l'eau, car la poussière, se déposant à la surface des appareils de chauffage à une température d'environ 100 ° C, brûle, se décompose et pollue l'air avec des produits de sublimation secs. Si l'eau traverse les appareils de chauffage, la poussière ne brûle presque pas et l'air n'est pas pollué.

Dans les systèmes de chauffage à air, l'air, qui sert de caloporteur, est introduit dans les locaux à une température de 45 à 70 °C.

En prenant la capacité calorifique volumétrique de 1 m3 d'air égale à 0,31 kcal!M deg et la température de la pièce à laquelle l'air-froid doit être refroidi égale à 18°C, on obtient que 1 m3 d'air avec une température de 45 °C dégage 8,3 kcal/m3 de chaleur. Cela montre que l'air en tant que fluide caloporteur a la capacité thermique spécifique la plus faible.

L'avantage de l'air comme caloporteur réside dans sa grande mobilité. Chauffé, il acquiert une densité plus faible et, en se dilatant, remonte facilement les canaux. Après avoir donné une partie de sa chaleur à la pièce et refroidi, il devient plus lourd et se précipite à travers les canaux de retour.

Si le fluide caloporteur est de l'eau ou de l'air, la température peut être ajustée en fonction de la température extérieure. La vapeur permet de réguler le transfert de chaleur des appareils uniquement dans des systèmes de vide complexes à des pressions inférieures à la pression atmosphérique.

Dans les systèmes à basse pression, la température de la vapeur ne change presque pas et est toujours supérieure à 100 °C.

En relation avec les lacunes indiquées, la vapeur ne peut être utilisée comme caloporteur que pour chauffer les bâtiments industriels et municipaux.

En comparant les caloporteurs, on peut noter que le meilleur d'entre eux en termes de propriétés thermiques, sanitaires et hygiéniques et autres est l'eau.

Les fluides caloporteurs et leurs propriétés

PRESSION MÉCANIQUE SOUS L'EAU << ---
--->> VISIBILITÉ dans l'EAU

L'eau a des propriétés thermophysiques particulières, qui diffèrent considérablement des propriétés thermophysiques de l'air. Ainsi, par exemple, la conductivité thermique de l'eau est 25 fois supérieure et la capacité calorifique est 4 fois supérieure. La capacité calorifique spécifique de l'eau C = 1 kcal/kg deg à une température de + 15 *C. La capacité thermique de l'eau diminue lentement et légèrement de 1,0074 à 0,9980 avec une augmentation de la température de 0 à +40 ° C, et pour toutes les autres substances, la capacité thermique augmente avec l'augmentation de la température. Il diminue également légèrement avec l'augmentation de la pression (avec l'augmentation de la profondeur). L'eau peut absorber une grande quantité de chaleur, en chauffant relativement peu en même temps. Environ 30 % de l'énergie solaire est réfléchie par l'atmosphère et va dans l'espace, environ 45 % est absorbée par l'atmosphère et seulement 25 % environ de l'énergie solaire atteint la surface de l'océan. Une partie (810 %) est réfléchie et le reste est absorbé. De toute l'énergie thermique solaire absorbée, jusqu'à 94 % sont absorbés par la couche superficielle d'eau de 1 cm d'épaisseur. Les couches inférieures d'eau sont chauffées en raison de convection naturelle(liée à l'inhomogénéité du milieu en température et en densité) et la convection forcée (mélange par les courants, les vagues de vent et les marées). En raison de l'absorption et de la convection, 60 % de l'énergie solaire reste dans la couche d'eau supérieure et plus de 80 % dans la couche de 10 mètres. À une profondeur de 100 m, en l'absence de mélange intensif, généralement pas plus de 0,5 à 1% de l'énergie solaire pénètre.

La température de l'eau dans les couches supérieures des réservoirs dépend des conditions climatiques et peut varier de -2 à +30 °C. Seulement 8 % des eaux de surface de l'océan sont plus chaudes que +10 °C, et plus de la moitié des eaux sont plus froides que 2,3 °C. Eau de mer avec une salinité de 35%o gèle à une température de -1,9 °C. Les variations quotidiennes de la température de l'eau dépendent de la nature de la nébulosité et se situent généralement entre 0,5 et 2,0 °C. Fondamentalement, ces changements ne concernent qu'une fine couche d'eau superficielle, et déjà à des profondeurs de 10 à 20 m, les fluctuations de température quotidiennes sont pratiquement nulles. La température maximale est observée vers 15 h 00, la minimale se situe entre 4 h 00 et 7 h 00. Les fluctuations annuelles de température dans l'océan ne sont pas aussi importantes que sur terre. Si sur terre elles atteignent 150°C, alors dans l'océan elles dépassent rarement 38°C. La différence de température annuelle la plus marquée s'exprime aux latitudes moyennes, où entre août et février, elle peut dépasser 10 °C. Sur le grandes profondeurs aux latitudes moyennes et nord, la température est constamment maintenue dans la plage de +2 à +4 °С, en fonction de la salinité de l'eau.

L'effet de refroidissement de l'eau est l'un des facteurs les plus importants limitant le séjour d'une personne dans le milieu aquatique. Il réduit considérablement la productivité du travail de plongée et est également la principale cause de décès des personnes qui se retrouvent dans l'eau à la suite d'un naufrage. L'équilibre thermique du corps d'une personne nue dans l'eau peut être maintenu en niveau stable qu'à la condition que les températures de l'eau et du corps soient égales, ce qui est impossible aux latitudes moyennes. Les pertes de chaleur importantes dans l'eau s'expliquent par sa conductivité thermique et sa capacité calorifique élevées. Lorsqu'une personne nue ou sous-vêtue est immergée dans de l'eau froide, une certaine séquence de symptômes apparaît. Au départ, l'eau froide provoque une diminution de la température de la peau, ce qui entraîne une vasoconstriction de la surface du corps. Ceci, à son tour, accélère la diminution de la température de la peau, car l'afflux de chaleur des tissus sous-jacents s'arrête. La vasoconstriction induite par le froid fournit une résistance thermique prononcée, ou une isolation thermique, dans les tissus superficiels du corps. Cette résistance dépend de la vitesse du flux sanguin dans la peau. Le déroulement successif de ces réactions se termine lorsque la température de la peau devient égale à la température l'eau. La chaleur des tissus profonds chauffés continue de circuler par conduction directe vers la surface. Lorsqu'une personne est sous l'eau sans vêtements imperméables, la principale méthode de transfert de chaleur est la conduction thermique, et la mobilité de l'eau et le mouvement du plongeur lui-même contribuent à une perte de chaleur importante. Une personne chauffe de plus en plus de couches d'eau avec son corps, ce qui entraîne une perte de chaleur plus rapide que dans l'air. Avec un excès important de perte de chaleur par rapport à la production de chaleur chez une personne en eau froide, la température corporelle diminue rapidement et des symptômes d'hypothermie se développent, passant du fonctionnel au pathologique.

Lors de l'utilisation de vêtements de plongée imperméables et de protection contre la chaleur, la perte de chaleur corporelle ne se produit principalement pas par conduction, comme en contact direct avec elle, mais principalement par rayonnement thermique vers la surface intérieure de refroidissement de la combinaison spatiale (rayonnement thermique négatif), qui est 4 fois plus élevé que le transfert de chaleur par conduction.

Dans l'optique de réduire les déperditions thermiques des plongeurs, il convient de privilégier les équipements ventilés. Le coussin d'air de la combinaison, étant un bon isolant thermique, réduit le transfert de chaleur et, à la même température de l'eau, maintient la température corporelle à un niveau supérieur à celui d'une combinaison de plongée ou d'une combinaison de plongée, dans laquelle il n'y a qu'un léger entrefer. Dans une combinaison de plongée (combinaison de plongée), la tête et le cou sont refroidis et, lors de la respiration dans l'appareil, la perte de chaleur des voies respiratoires augmente. Les parties distales des jambes sont particulièrement sensibles au froid chez les plongeurs. Dans la position verticale normale d'un plongeur sous l'eau, le gel commence au niveau des orteils, ce qui est en grande partie dû à la compression de l'eau membres inférieurs. Par la suite, les plongeurs se plaignent généralement de se geler les mains, le dos et le bas du dos. Le visage, la poitrine, l'abdomen et les paumes sont moins sensibles au froid.

Température- une mesure de l'état thermique ou du degré d'échauffement du corps. L'état thermique du corps est caractérisé par la vitesse de déplacement de ses molécules ou l'énergie cinétique interne moyenne du corps. Plus la température corporelle est élevée, plus les molécules se déplacent rapidement. La température d'un corps augmente ou diminue selon que le corps reçoit ou dégage de la chaleur. Les corps ayant la même température sont en équilibre thermique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'échange de chaleur entre eux.

L'unité de température est le degré. Deux échelles sont utilisées pour mesurer la température : centigrade et thermodynamique ou absolue (Kelvin). L'échelle centigrade a deux points constants : la fonte de la glace, qui est prise comme 0°C, et le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique normale (760 mm Hg), qui est pris comme 100°C. L'intervalle entre ces points est divisé en 100 parties, dont chacune est égale à 1 °C. Les températures supérieures à 0 °C sont indiquées par un signe plus (généralement non indiqué dans le texte), inférieures à 0 °C - par un signe moins.

Dans l'échelle SI Kelvin acceptée, le point de référence est la température du zéro absolu. Le zéro absolu se caractérise par l'arrêt complet du mouvement des molécules et correspond à une température située en dessous de 0°C de 273,16°C (arrondi à 273). L'unité de température thermodynamique est le kelvin (K).

La température à l'échelle centigrade est désignée par t et à l'échelle absolue par T. Ces températures sont interconnectées par la relation T \u003d t + 273.

Chaleur(quantité de chaleur) - une caractéristique du processus de transfert de chaleur, déterminée par la quantité d'énergie que le corps reçoit (dégage) au cours du processus de transfert de chaleur. En SI, la chaleur est mesurée en joules (J). Jusqu'à présent, une unité hors système est utilisée - une calorie, ce qui correspond à 4,187 J. En pratique, avec certaines hypothèses, la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 g d'eau de 1 ° C à la pression atmosphérique est considérée comme une calorie .

La transformation de la chaleur en travail et du travail en chaleur se produit dans le même rapport strictement constant, correspondant à l'équivalent thermique, au travail A ou à l'équivalent mécanique de la chaleur E \u003d 1 / A. Les valeurs de ces équivalents (arrondies): A \u003d 1/427 kcal / (kgf m); E= 427 kgf m/kcal.

Chaleur spécifique- la quantité de chaleur qu'il faut rapporter à 1 kg ou 1 m3 d'une substance afin d'élever sa température de 1°C. Pour les gaz et les vapeurs, on distingue la capacité thermique spécifique à pression constante cv et la capacité thermique spécifique à volume constant su. En fonction de ce qui est pris comme unité d'une substance, la capacité calorifique est distinguée: masse, kcal / (kg ° C); molaire, kcal/(kmol °C); volumétrique, kcal/(m3 °C). La capacité calorifique massique spécifique de l'eau, avec une précision suffisante pour des calculs pratiques, est prise égale à 1 kcal/(kg °C).

La capacité thermique spécifique de la vapeur d'eau surchauffée dépend de la température et de la pression auxquelles le chauffage se produit, et le mélange de gaz non condensables dépend en outre de sa composition. A 100 °C, la capacité calorifique spécifique volumétrique est de, kcal/(m3 °C) : vapeur d'eau 0,36 ; air 0,31; dioxyde de carbone (dioxyde de carbone) 0,41.

La quantité de chaleur Q qu'il faut rapporter au corps (par exemple, de l'eau chauffée dans une chaudière) pour faire passer sa température de t 1 à t 2 est égale au produit de la masse corporelle m, le sien chaleur spécifique c, la différence entre la température corporelle finale t 2 et initiale t 1 :

Q= Mc(t 2 - t 1).

Enthalpie- paramètre de l'état du fluide de travail (eau, gaz ou : vapeur), caractérisant la somme de son énergie interne et de son énergie potentielle de pression (le produit de la pression et du volume). Le changement d'enthalpie est déterminé par l'état initial et final du fluide de travail.

Température d'ébullition- la température à laquelle une substance passe d'un état liquide à un état vaporeux (gazeux), non seulement depuis la surface (comme lors de l'évaporation), mais dans tout le volume.

Chaleur latente spécifique de vaporisation- la chaleur nécessaire pour transformer 1 kg de liquide préchauffé à ébullition en vapeur sèche saturée.

Chaleur latente de condensation est la chaleur dégagée lors de la condensation de la vapeur. Elle est égale en valeur à la chaleur latente de vaporisation.

Longueur et distance Masse Mesures de volume de produits en vrac et de denrées alimentaires Superficie Volume et unités de mesure en recettes Température Pression, contrainte mécanique, module de Young Énergie et travail Puissance Force Temps Vitesse linéaire Angle plat Efficacité thermique et efficacité énergétique Nombres Unités de mesure de la quantité d'informations Taux de change Dimensions Vêtements pour femmes et chaussures Dimensions des vêtements et chaussures pour hommes Vitesse angulaire et fréquence de rotation Accélération Accélération angulaire Densité Volume spécifique Moment d'inertie Moment de force Couple Chaleur spécifique de combustion (en masse) Densité d'énergie et chaleur spécifique combustion du carburant (en volume) Différence de température Coefficient de dilatation thermique Résistance thermique Conductivité thermique Capacité calorifique spécifique Exposition énergétique, puissance Radiation thermique Densité flux de chaleur Coefficient de transfert de chaleur Débit volumique Débit massique Débit molaire Densité du débit massique Concentration molaire Concentration massique dans la solution Viscosité dynamique (absolue) Viscosité cinématique Tension superficielle Perméabilité à la vapeur Perméabilité à la vapeur, taux de transfert de vapeur Niveau sonore Sensibilité du microphone Niveau de pression acoustique (SPL) Luminosité Intensité lumineuse Éclairement Fréquence et longueur d'onde Puissance dioptrique et distance focale Puissance dioptrique et grossissement de l'objectif (×) Charge électrique Densité de charge linéaire Densité de charge de surface Densité de charge globale Courant électrique Densité de courant linéaire Densité de courant de surface Intensité du champ électrique Potentiel et tension électrostatique Résistance électrique Résistivité résistance électrique conductivité électrique conductivité électrique capacité électrique inductance calibre de fil américain Niveaux en dBm (dBm ou dBmW), dBV (dBV), watts et autres unités Force magnétomotrice Intensité du champ magnétique Flux magnétique Induction magnétique Débit de dose absorbée de rayonnement ionisant Radioactivité. Désintégration radioactive Rayonnement. Dose d'exposition Rayonnement. Dose absorbée Préfixes décimaux Communication des données Typographie et imagerie Unités de volume de bois Calcul de la masse molaire Système périodiqueéléments chimiques D. I. Mendeleïev

1 kilocalorie (IT) par kg par °C [kcal(M)/(kg °C)] = 1,00066921606327 kilocalorie (th) par kg par Kelvin [kcal(T)/(kg K)]

Valeur initiale

Valeur convertie

joule par kilogramme par kelvin joule par kilogramme par °C joule par gramme par °C kilojoule par kilogramme par kelvin kilojoule par kilogramme par °C calorie (IT) par gramme par °C calorie (IT) par gramme par °F calorie ( thr. ) par gramme par °C kilocalorie (th.) par kg par °C cal.(th.) par kg par °C kilocalorie (th.) par kg par kelvin kilocalorie (th.) par kg par kelvin kilogramme par kelvin livre- force pied par livre par °Rankine BTU (th) par livre par °F BTU (th) par livre par °F BTU (th) par livre par °Rankine BTU (th) par livre par °Rankine BTU (IT) par livre par °C chaud chaud unités par livre par °C

En savoir plus sur la capacité thermique spécifique

informations générales

Les molécules se déplacent sous l'influence de la chaleur - ce mouvement s'appelle diffusion moléculaire. Plus la température d'une substance est élevée, plus les molécules se déplacent rapidement et plus la diffusion est intense. Le mouvement des molécules est affecté non seulement par la température, mais aussi par la pression, la viscosité d'une substance et sa concentration, la résistance à la diffusion, la distance parcourue par les molécules lors de leurs mouvements et leur masse. Par exemple, si nous comparons comment le processus de diffusion se produit dans l'eau et dans le miel, lorsque toutes les autres variables, à l'exception de la viscosité, sont égales, alors il est évident que les molécules dans l'eau se déplacent et se diffusent plus rapidement que dans le miel, puisque le miel a une viscosité plus élevée.

Les molécules ont besoin d'énergie pour se déplacer, et plus elles se déplacent rapidement, plus elles ont besoin d'énergie. La chaleur est l'un des types d'énergie utilisés dans ce cas. Autrement dit, si une certaine température est maintenue dans une substance, les molécules se déplaceront et si la température augmente, le mouvement s'accélérera. L'énergie sous forme de chaleur est obtenue en brûlant des combustibles tels que le gaz naturel, le charbon ou le bois. Si plusieurs substances sont chauffées en utilisant la même quantité d'énergie, certaines substances sont susceptibles de chauffer plus rapidement que d'autres en raison d'une diffusion plus intense. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique ne décrivent que ces propriétés des substances.

Chaleur spécifique détermine la quantité d'énergie (c'est-à-dire de chaleur) nécessaire pour modifier la température d'un corps ou d'une substance d'une certaine masse d'une certaine quantité. Cette propriété est différente de capacité thermique, qui détermine la quantité d'énergie nécessaire pour modifier la température d'un corps entier ou d'une substance à une certaine température. Les calculs de capacité thermique, contrairement à la capacité thermique spécifique, ne tiennent pas compte de la masse. La capacité thermique et la capacité thermique spécifique ne sont calculées que pour les substances et les corps dans un état d'agrégation stable, par exemple pour les solides. Cet article traite de ces deux concepts, car ils sont interdépendants.

Capacité calorifique et capacité thermique spécifique des matériaux et substances

Métaux

Les métaux ont une structure moléculaire très forte, puisque la distance entre les molécules des métaux et les autres solides beaucoup moins que dans les liquides et les gaz. De ce fait, les molécules ne peuvent se déplacer que sur de très petites distances et, par conséquent, pour les faire se déplacer à une vitesse plus élevée, il faut beaucoup moins d'énergie que pour les molécules de liquides et de gaz. En raison de cette propriété, leur capacité thermique spécifique est faible. Cela signifie qu'il est très facile d'élever la température du métal.

Eau

D'autre part, l'eau a une capacité thermique spécifique très élevée, même par rapport à d'autres liquides, il faut donc beaucoup plus d'énergie pour chauffer une unité de masse d'eau d'un degré, par rapport aux substances dont la capacité thermique spécifique est inférieure. L'eau a une capacité calorifique élevée en raison des fortes liaisons entre les atomes d'hydrogène dans la molécule d'eau.

L'eau est l'un des principaux composants de tous les organismes vivants et des plantes sur Terre, sa capacité thermique spécifique joue donc un rôle important pour la vie sur notre planète. En raison de la capacité calorifique spécifique élevée de l'eau, la température du fluide dans les plantes et la température du fluide de la cavité dans le corps des animaux changent peu, même les jours très froids ou très chauds.

L'eau fournit un système pour maintenir le régime thermique à la fois chez les animaux et les plantes, et à la surface de la Terre dans son ensemble. Une grande partie de notre planète est recouverte d'eau, c'est donc l'eau qui joue un grand rôle dans la régulation du temps et du climat. Même avec une grande quantité de chaleur provenant de l'impact du rayonnement solaire sur la surface de la Terre, la température de l'eau dans les océans, les mers et d'autres masses d'eau augmente progressivement, et la température ambiante change également lentement. D'autre part, l'effet sur la température de l'intensité de la chaleur du rayonnement solaire est important sur les planètes où il n'y a pas de grandes surfaces recouvertes d'eau, comme la Terre, ou dans les régions de la Terre où l'eau est rare. Cela est particulièrement visible lorsque l'on regarde la différence entre les températures diurnes et nocturnes. Ainsi, par exemple, près de l'océan, la différence entre les températures diurnes et nocturnes est faible, mais dans le désert, elle est énorme.

La capacité calorifique élevée de l'eau signifie également que l'eau non seulement se réchauffe lentement, mais aussi se refroidit lentement. En raison de cette propriété, l'eau est souvent utilisée comme réfrigérant, c'est-à-dire comme liquide de refroidissement. De plus, l'utilisation de l'eau est avantageuse en raison de son faible prix. Dans les pays à climat froid eau chaude circule dans des canalisations pour le chauffage. Mélangé à l'éthylène glycol, il est utilisé dans les radiateurs des voitures pour refroidir le moteur. Ces liquides sont appelés antigel. La capacité thermique de l'éthylène glycol est inférieure à la capacité thermique de l'eau, de sorte que la capacité thermique d'un tel mélange est également inférieure, ce qui signifie que l'efficacité d'un système de refroidissement avec antigel est également inférieure à celle des systèmes à eau. Mais cela doit être supporté, car l'éthylène glycol ne permet pas à l'eau de geler en hiver et d'endommager les canaux du système de refroidissement de la voiture. Plus d'éthylène glycol est ajouté aux liquides de refroidissement conçus pour les climats plus froids.

Capacité calorifique au quotidien

Toutes choses étant égales par ailleurs, la capacité calorifique des matériaux détermine la rapidité avec laquelle ils chauffent. Plus la capacité calorifique est élevée, plus il faut d'énergie pour chauffer ce matériau. Autrement dit, si deux matériaux ayant des capacités calorifiques différentes sont chauffés avec la même quantité de chaleur et dans les mêmes conditions, une substance ayant une capacité calorifique inférieure chauffera plus rapidement. Les matériaux à haute capacité calorifique, au contraire, s'échauffent et restituent de la chaleur à environnement Ralentissez.

Ustensiles et ustensiles de cuisine

Le plus souvent, on choisit les matériaux pour la vaisselle et les ustensiles de cuisine en fonction de leur capacité calorifique. Cela s'applique principalement aux articles qui sont en contact direct avec la chaleur, tels que les casseroles, assiettes, plats de cuisson et autres ustensiles similaires. Par exemple, pour les casseroles et poêles, il est préférable d'utiliser des matériaux à faible pouvoir calorifique, comme les métaux. Cela permet à la chaleur de se transférer plus facilement et plus rapidement du réchauffeur à travers la casserole vers les aliments et accélère le processus de cuisson.

D'autre part, comme les matériaux à haute capacité calorifique retiennent la chaleur pendant longtemps, ils sont bons à utiliser pour l'isolation, c'est-à-dire lorsqu'il est nécessaire de conserver la chaleur des produits et de l'empêcher de s'échapper dans l'environnement ou , à l'inverse, pour éviter que la chaleur de la pièce n'échauffe les produits réfrigérés. Le plus souvent, de tels matériaux sont utilisés pour des assiettes et des tasses dans lesquelles sont servis des aliments et des boissons chauds ou, au contraire, très froids. Ils aident non seulement à maintenir la température du produit, mais empêchent également les personnes de se brûler. Les ustensiles de cuisine en céramique et en polystyrène expansé sont de bons exemples de l'utilisation de ces matériaux.

Aliments calorifuges

En fonction d'un certain nombre de facteurs, tels que la teneur en eau et en graisse des produits, leur capacité thermique et leur capacité thermique spécifique peuvent être différentes. En cuisine, la connaissance de la capacité calorifique des aliments permet d'utiliser certains aliments comme isolants. Si vous couvrez d'autres aliments avec des produits isolants, ils aideront ces aliments à rester au chaud plus longtemps sous eux. Si les plats sous ces produits calorifuges ont une capacité thermique élevée, ils libèrent de toute façon lentement de la chaleur dans l'environnement. Une fois bien réchauffés, ils perdent chaleur et eau encore plus lentement grâce aux produits isolants sur le dessus. Par conséquent, ils restent chauds plus longtemps.

Un exemple de produit isolant thermique est le fromage, en particulier sur les pizzas et autres plats similaires. Jusqu'à ce qu'il fonde, il laisse passer la vapeur d'eau, ce qui permet aux aliments en dessous de refroidir rapidement, car l'eau qu'il contient s'évapore et refroidit ainsi les aliments qu'il contient. Le fromage fondu recouvre la surface du plat et isole les aliments en dessous. Sous le fromage se trouvent souvent des aliments à forte teneur en eau, comme les sauces et les légumes. De ce fait, ils ont une capacité calorifique élevée et tiennent chaud longtemps, notamment parce qu'ils sont sous fromage fondu, ce qui ne dégage pas de vapeur d'eau vers l'extérieur. C'est pourquoi la pizza sortie du four est si chaude que vous pouvez facilement vous brûler avec de la sauce ou des légumes, même lorsque la pâte sur les bords a refroidi. La surface de la pizza sous le fromage ne refroidit pas longtemps, ce qui permet de livrer la pizza à domicile dans un sac thermique bien isolé.

Certaines recettes utilisent des sauces de la même manière que le fromage pour isoler les aliments en dessous. Plus la teneur en matières grasses de la sauce est élevée, mieux elle isole les produits - les sauces à base de beurre ou de crème sont particulièrement bonnes dans ce cas. Ceci est encore dû au fait que la graisse empêche l'évaporation de l'eau et, par conséquent, l'évacuation de la chaleur nécessaire à l'évaporation.

En cuisine, des matériaux non adaptés à l'alimentation sont aussi parfois utilisés pour l'isolation thermique. Les cuisiniers d'Amérique centrale, des Philippines, d'Inde, de Thaïlande, du Vietnam et de nombreux autres pays utilisent souvent des feuilles de bananier à cette fin. Ils peuvent non seulement être ramassés dans le jardin, mais aussi achetés dans un magasin ou sur le marché - ils sont même importés à cet effet dans des pays où les bananes ne sont pas cultivées. Parfois, une feuille d'aluminium est utilisée à des fins d'isolation. Non seulement il empêche l'eau de s'évaporer, mais il aide également à conserver la chaleur à l'intérieur en empêchant le transfert de chaleur sous forme de rayonnement. Si vous enveloppez les ailes et d'autres parties saillantes de l'oiseau dans du papier d'aluminium lors de la cuisson, le papier d'aluminium les empêchera de surchauffer et de brûler.

Cuisiner

Les aliments à forte teneur en matières grasses, comme le fromage, ont une faible capacité calorifique. Ils chauffent plus avec moins d'énergie que les produits à haute capacité calorifique et atteignent des températures suffisamment élevées pour que la réaction de Maillard se produise. La réaction de Maillard est réaction chimique, qui se produit entre les sucres et les acides aminés et modifie le goût et l'apparence des aliments. Cette réaction est importante dans certaines méthodes de cuisson, comme la cuisson du pain et confiserie de la farine, des produits de cuisson au four, ainsi que pour la friture. Pour augmenter la température des aliments à la température à laquelle cette réaction se produit, des aliments riches en matières grasses sont utilisés en cuisine.

Le sucre en cuisine

La capacité calorifique spécifique du sucre est encore plus faible que celle des graisses. Étant donné que le sucre chauffe rapidement à des températures supérieures au point d'ébullition de l'eau, son utilisation dans la cuisine nécessite des précautions de sécurité, en particulier lors de la fabrication de caramels ou de bonbons. Des précautions extrêmes doivent être prises lors de la fonte du sucre pour éviter de le renverser sur la peau nue, car la température du sucre atteint 175 ° C (350 ° F) et la brûlure du sucre fondu sera très grave. Dans certains cas, il est nécessaire de vérifier la consistance du sucre, mais cela ne doit jamais être fait à mains nues si le sucre est chauffé. Souvent, les gens oublient à quelle vitesse et à quelle quantité le sucre peut chauffer, c'est pourquoi ils se brûlent. Selon la destination du sucre fondu, sa consistance et sa température peuvent être vérifiées à l'aide d'eau froide, comme décrit ci-dessous.

Les propriétés du sucre et du sirop de sucre changent en fonction de la température à laquelle ils sont cuits. Chaud sirop de sucre il peut être mince, comme le miel le plus fin, épais ou quelque part entre mince et épais. Les recettes de bonbons, de caramels et de sauces sucrées précisent généralement non seulement la température à laquelle le sucre ou le sirop doivent être chauffés, mais également le stade de dureté du sucre, comme le stade "boule molle" ou le stade "boule dure". Le nom de chaque étape correspond à la consistance du sucre. Pour déterminer la consistance, le pâtissier dépose quelques gouttes de sirop dans l'eau glacée les refroidir. Après cela, la consistance est vérifiée au toucher. Ainsi, par exemple, si le sirop réfrigéré s'épaissit, mais ne durcit pas, mais reste mou et que vous pouvez en faire une boule, alors on considère que le sirop est au stade de «boule molle». Si la forme du sirop congelé est très difficile, mais peut toujours être modifiée à la main, il en est au stade de la «boule dure». Les confiseurs utilisent souvent un thermomètre pour aliments et vérifient également la consistance du sucre à la main.

la sécurité alimentaire

Connaissant la capacité calorifique des aliments, vous pouvez déterminer combien de temps ils doivent être refroidis ou chauffés pour atteindre une température à laquelle ils ne se gâteront pas et à laquelle les bactéries nocives pour le corps meurent. Par exemple, pour atteindre une certaine température, les aliments à capacité calorifique plus élevée mettent plus de temps à refroidir ou à chauffer que les aliments à faible capacité calorifique. Autrement dit, la durée de cuisson d'un plat dépend des produits qui y sont inclus, ainsi que de la rapidité avec laquelle l'eau s'en évapore. L'évaporation est importante car elle nécessite beaucoup d'énergie. Souvent, un thermomètre pour aliments est utilisé pour vérifier la température d'un plat ou des aliments qu'il contient. Il est particulièrement pratique de l'utiliser lors de la préparation du poisson, de la viande et de la volaille.

micro-ondes

L'efficacité avec laquelle les aliments sont chauffés dans un four à micro-ondes dépend, entre autres facteurs, de la chaleur spécifique de l'aliment. Le rayonnement micro-ondes généré par le magnétron du four à micro-ondes accélère le déplacement des molécules d'eau, de graisse et de certaines autres substances, ce qui fait chauffer les aliments. Les molécules de graisse sont faciles à faire bouger en raison de leur faible capacité calorifique, et donc les aliments gras sont chauffés à plus hautes températures que les aliments contenant beaucoup d'eau. La température atteinte peut être si élevée qu'elle est suffisante pour la réaction de Maillard. Les produits à forte teneur en eau n'atteignent pas de telles températures en raison de la capacité calorifique élevée de l'eau et, par conséquent, la réaction de Maillard ne s'y produit pas.

Les températures élevées atteintes par la graisse micro-ondes peuvent faire brunir certains aliments, comme le bacon, mais ces températures peuvent être dangereuses lors de l'utilisation des fours à micro-ondes, surtout si vous ne suivez pas les instructions d'utilisation du four décrites dans le manuel d'instructions. Par exemple, lors du réchauffage ou de la cuisson d'aliments gras au four, vous ne devez pas utiliser d'ustensiles en plastique, car même les ustensiles pour micro-ondes ne sont pas conçus pour les températures atteintes par la graisse. Aussi, n'oubliez pas que les aliments gras sont très chauds, et mangez-les avec précaution pour ne pas vous brûler.

Capacité thermique spécifique des matériaux utilisés dans la vie quotidienne

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