Categoria K: Alimentare cu apă și încălzire

Fluide de transfer de căldură și proprietățile lor

Purtătorii de căldură utilizați în sistemele de încălzire - apă, abur și aer sunt diferiți în proprietăți și se caracterizează prin căldura specifică, greutatea specifică și proprietăți sanitare și igienice.

Greutatea de 1 cm3 a unei substanțe în grame se numește greutatea sa specifică. Cu cât este mai mare capacitatea termică specifică și greutatea specifică a lichidului de răcire, cu atât mai multă căldură trebuie cheltuită pentru încălzirea lichidului de răcire și cu atât mai multă căldură dă încăperii în timpul răcirii sale.

Capacitatea termică specifică a apei este de 1 kcal/kg-grad. Astfel, fiecare kilogram de apă încălzit, de exemplu, într-un cazan la 95 ° C și răcit într-un încălzitor la 70 ° C, adică cu 25 ° C, va da 25 kcal de căldură încăperii încălzite. Deoarece greutatea volumetrică a apei la o temperatură medie în sistemul de 80 ° C este de 972 kg / m3, atunci 1 m3 de apă în sistemele de încălzire centrală poate degaja 24.300 kcal / m3 de căldură (25X972).

Când aburul este utilizat ca purtător de căldură, se folosește căldura sa latentă de vaporizare, care la o presiune a aburului de 0,2 kgf/cm2 este de aproximativ 540 kcal per 1 kg de abur.

Căldura latentă de vaporizare este căldura necesară pentru a transforma 1 kg de apă în abur. Când este răcit în dispozitivele de încălzire, aburul se condensează și conferă încăperii căldura cheltuită la evaporarea apei.

Volumul specific al aburului de joasă presiune poate fi luat egal cu 1,73 m3/kg, astfel încât fiecare metru cub de abur din sistemul de încălzire degajă 312 kcal/m3 de căldură (540:1,73).

Al doilea proprietate importantă aburul, care are exces de presiune, este dorința sa de a se extinde și de a-și reduce presiunea la presiunea atmosferică. Datorită acestei proprietăți, aburul este utilizat în tehnologia de încălzire.

Din punct de vedere sanitar și igienic, aburul este un purtător de căldură mai puțin dorit decât apa, deoarece praful, care se depune pe suprafața dispozitivelor de încălzire cu o temperatură de aproximativ 100 ° C, arde, descompune și poluează aerul cu produse de sublimare uscată. Dacă apa trece prin dispozitivele de încălzire, praful aproape că nu arde și aerul nu este poluat.

În sistemele de încălzire cu aer, aerul, care servește ca purtător de căldură, este introdus în incintă la o temperatură de 45-70 °C.

Luând capacitatea termică volumetrică a 1 m3 de aer egală cu 0,31 kcal!M deg și temperatura camerei la care trebuie răcit lichidul de răcire egală cu 18 °C, obținem acel 1 m3 de aer cu o temperatură de 45 °C degajă 8,3 kcal/m3 de căldură. Aceasta arată că aerul ca lichid de răcire are cea mai mică capacitate de căldură specifică.

Avantajul aerului ca purtător de căldură constă în mobilitatea sa ridicată. Fiind încălzit, capătă o greutate specifică mai mică și, extinzându-se, se deplasează cu ușurință în sus pe canale. După ce a dat o parte din căldură încăperii și s-a răcit, devine mai greu și se grăbește în jos prin canalele de retur.

Dacă agentul de încălzire este apă sau aer, temperatura poate fi reglată în funcție de temperatura exterioară. Aburul face posibilă reglarea transferului de căldură al dispozitivelor numai în sisteme complexe de vid la presiuni sub atmosferică.

În sistemele de joasă presiune, temperatura aburului aproape nu se modifică și este întotdeauna peste 100 °C.

În legătură cu deficiențele indicate, aburul poate fi utilizat ca purtător de căldură numai pentru încălzirea clădirilor industriale și municipale.

Comparând purtătorii de căldură, se poate observa că cel mai bun dintre ei în ceea ce privește proprietățile lor termice, sanitare și igienice și alte proprietăți este apa.

Fluide de transfer de căldură și proprietățile lor

PRESIUNE MECANICĂ SUB APA << ---
--->> VIZIBILITATE în APA

Apa are proprietăți termofizice speciale, care diferă semnificativ de proprietățile termofizice ale aerului. Deci, de exemplu, conductivitatea termică a apei este de 25 de ori mai mare, iar capacitatea termică este de 4 ori mai mare. Capacitatea termică specifică a apei C = 1 kcal/kg grad la o temperatură de + 15 *C. Capacitatea termică a apei scade lent și ușor de la 1,0074 la 0,9980 cu o creștere a temperaturii de la 0 la +40 ° C, iar pentru toate celelalte substanțe, capacitatea de căldură crește odată cu creșterea temperaturii. De asemenea, scade ușor odată cu creșterea presiunii (cu creșterea adâncimii). Apa poate absorbi o cantitate mare de căldură, încălzindu-se relativ puțin în același timp. Aproximativ 30% din energia Soarelui este reflectată de atmosferă și merge în spațiu, aproximativ 45% este absorbită de atmosferă și doar aproximativ 25% din energia solară ajunge la suprafața oceanului. O parte din ea (810%) este reflectată, iar restul este absorbită. Din toată energia termică solară absorbită, până la 94% este absorbită de stratul superficial de apă cu grosimea de 1 cm. Straturile inferioare de apă sunt încălzite datorită convecție naturală(asociată cu neomogenitatea mediului în temperatură și densitate) și convecție forțată (amestecare de curenți, valuri de vânt și maree). Ca urmare a absorbției și convecției, 60% din energia solară rămâne în stratul superior al apei, iar peste 80% în stratul de 10 metri. La o adâncime de 100 m, în absența amestecării intensive, de obicei nu pătrunde mai mult de 0,5-1% din energia solară.

Temperatura apei din straturile superioare ale rezervoarelor depinde de condițiile climatice și poate varia de la -2 la +30 °C. Doar 8% din apele de suprafață ale oceanului sunt mai calde de +10 °C, iar mai mult de jumătate dintre ape sunt mai reci de 2,3 °C. Apa de mare cu o salinitate de 35%o îngheață la o temperatură de -1,9 °C. Schimbările zilnice ale temperaturii apei depind de natura tulburării și sunt de obicei în intervalul 0,5-2,0 °C. Practic, aceste modificări privesc doar un strat subțire de apă de suprafață și deja la adâncimi de 10-20 m, fluctuațiile zilnice ale temperaturii sunt practic nule. Temperatura maximă se observă în jurul orei 15, cea minimă este în intervalul de la 4 la 7. Fluctuațiile anuale de temperatură în ocean nu sunt la fel de mari ca pe uscat. Dacă pe uscat ating 150 ° C, atunci în ocean depășesc rar 38 ° C. Cea mai accentuată diferență anuală de temperatură este exprimată la latitudinile mijlocii, unde între august și februarie poate depăși 10 °C. Pe adâncimi mari la latitudinile mijlocii și nordice, temperatura se menține constant în intervalul de la +2 la +4 °С, în funcție de salinitatea apei.

Efectul de răcire al apei este unul dintre cei mai importanți factori care limitează șederea unei persoane în mediul acvatic. Reduce semnificativ productivitatea muncii de scufundare și este, de asemenea, principala cauză de deces a persoanelor care se găsesc în apă ca urmare a unui naufragiu. Echilibrul termic al corpului unei persoane goale în apă poate fi menținut prin nivel stabil numai cu condiția ca temperaturile apei și ale corpului să fie egale, ceea ce este imposibil la latitudinile mijlocii. Pierderile mari de căldură în apă se explică prin conductivitate termică ridicată și capacitatea de căldură. Când o persoană goală sau îmbrăcată este scufundată în apă rece, apare o anumită secvență de simptome. Inițial, apa rece determină o scădere a temperaturii pielii, ceea ce duce la vasoconstricția suprafeței corpului. Aceasta, la rândul său, accelerează scăderea temperaturii pielii, pe măsură ce afluxul de căldură din țesuturile subiacente se oprește. Vasoconstricția indusă de frig asigură o rezistență termică pronunțată sau izolație termică în țesuturile de suprafață ale corpului. Această rezistență depinde de viteza fluxului sanguin în piele. Cursul succesiv al acestor reacții se încheie când temperatura pielii devine egal cu temperatura apă. Căldura din țesuturile profunde încălzite continuă să curgă prin conducere directă la suprafață. Atunci când o persoană se află sub apă fără îmbrăcăminte impermeabilă, principala metodă de transfer de căldură este conducerea căldurii, iar mobilitatea apei și mișcarea scafandului însuși contribuie la o pierdere semnificativă de căldură. O persoană încălzește din ce în ce mai multe straturi de apă cu corpul său, ceea ce duce la o pierdere mai rapidă de căldură decât în ​​aer. Cu un exces semnificativ de pierdere de căldură față de producția de căldură la o persoană în apă rece, temperatura corpului scade rapid și se dezvoltă simptomele de hipotermie, trecând de la funcțional la patologic.

Atunci când utilizați îmbrăcăminte hidroprotectoare și de protecție împotriva căldurii a unui scafandru, pierderea de căldură corporală are loc în principal nu prin conducție, ca în contact direct cu aceasta, ci în principal prin radiația de căldură către suprafața interioară de răcire a costumului spațial (radiație termică negativă), care este de 4. ori mai mare decât transferul de căldură prin conducție.

Din punctul de vedere al reducerii pierderilor de căldură în rândul scafandrilor, ar trebui să se acorde preferință echipamentelor ventilate. Perna de aer a costumului, fiind un bun izolator termic, reduce transferul de căldură și, la aceeași temperatură a apei, menține temperatura corpului la un nivel mai înalt decât un costum de scafandru sau un costum de scafandru, în care există doar un ușor spațiu de aer. Într-un costum de neopren (costumul de neopren), zona capului și a gâtului sunt răcite, iar atunci când inhalați în aparat, pierderea de căldură din tractul respirator crește. Părțile distale ale picioarelor sunt deosebit de sensibile la frig la scafandri. În poziția normală verticală a unui scafandru sub apă, înghețarea începe la degetele de la picioare, ceea ce se datorează în mare parte stoarcerii apei. extremitati mai joase. Ulterior, scafandrii se plâng de obicei de înghețarea mâinilor, a spatelui și a spatelui. Fața, pieptul, abdomenul și palmele sunt mai puțin sensibile la frig.

Temperatura- o măsură a stării termice sau a gradului de încălzire a corpului. Starea termică a corpului este caracterizată de viteza de mișcare a moleculelor sale sau de energia cinetică internă medie a corpului. Cu cât temperatura corpului este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai repede. Temperatura unui corp crește sau scade în funcție de faptul că corpul primește sau degajă căldură. Corpurile care au aceeași temperatură sunt în echilibru termic, adică nu există schimb de căldură între ele.

Unitatea de măsură a temperaturii sunt grade. Pentru măsurarea temperaturii se folosesc două scale: centigrad și termodinamic sau absolut (Kelvin). Scara centigradă are două puncte constante: topirea gheții, care este luată ca 0 ° C, și punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală (760 mm Hg), care este luată ca 100 ° C. Intervalul dintre aceste puncte este împărțit în 100 de părți, fiecare dintre acestea fiind egală cu 1 °C. Temperaturile peste 0 °C sunt indicate cu semnul plus (de obicei nu sunt indicate în text), sub 0 °C - cu semnul minus.

În scara SI Kelvin acceptată, punctul de referință este temperatura zero absolut. Zero absolut se caracterizează prin încetarea completă a mișcării moleculelor și corespunde unei temperaturi sub 0 ° C cu 273,16 ° C (rotunjit la 273). Unitatea de măsură a temperaturii termodinamice este kelvin (K).

Temperatura în scara centigradă este notă cu t, iar în scara absolută cu T. Aceste temperaturi sunt interconectate prin relația T \u003d t + 273.

Căldură(cantitate de căldură) - o caracteristică a procesului de transfer de căldură, determinată de cantitatea de energie pe care corpul o primește (o eliberează) în procesul de transfer de căldură. În SI, căldura se măsoară în jouli (J). Până acum, se folosește o unitate în afara sistemului - o calorie, care corespunde cu 4,187 J. În practică, cu anumite presupuneri, cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 g de apă cu 1 ° C la presiunea atmosferică este luată ca calorie. .

Transformarea căldurii în lucru și a muncii în căldură are loc în același raport strict constant, corespunzător echivalentului termic, lucru A sau echivalentului mecanic al căldurii E = 1/A. Valorile acestor echivalenți (rotunjiți): A \u003d 1/427 kcal / (kgf m); E= 427 kgf m/kcal.

Căldura specifică- cantitatea de căldură care trebuie raportată la 1 kg sau 1 m3 dintr-o substanță pentru a-i crește temperatura cu 1 ° C. Pentru gaze și vapori se face o distincție între capacitatea termică specifică la presiune constantă cv și capacitatea termică specifică la volum constant su. În funcție de ceea ce se ia ca unitate a unei substanțe, se distinge capacitatea termică: masă, kcal / (kg °C); molar, kcal/(kmol °C); volumetrice, kcal/(m3 °C). Capacitatea termică de masă specifică a apei, cu suficientă precizie pentru calcule practice, este luată egală cu 1 kcal/(kg °C).

Capacitatea termică specifică a vaporilor de apă supraîncălziți depinde de temperatura și presiunea la care are loc încălzirea, iar amestecul de gaze necondensabile, în plus, depinde de compoziția acestuia. La 100 °C, capacitatea termică specifică volumetrică este, kcal/(m3 °C): vapori de apă 0,36; aer 0,31; dioxid de carbon (dioxid de carbon) 0,41.

Cantitatea de căldură Q care trebuie raportată organismului (de exemplu, apă încălzită într-un cazan) pentru a-i crește temperatura de la t 1 la t 2 este egală cu produsul masei corporale m, a lui căldura specifică c, diferența dintre temperatura corporală finală t 2 și t 1 inițială:

Q= mc(t2 - t1).

Entalpie- parametrul stării fluidului de lucru (apă, gaz sau: abur), care caracterizează suma energiei sale interne și a energiei potențiale de presiune (produsul presiunii și volumului). Modificarea entalpiei este determinată de starea inițială și finală a fluidului de lucru.

Temperatura de fierbere- temperatura la care o substanță trece din stare lichidă în stare vaporoasă (gazoasă), nu numai de la suprafață (ca în timpul evaporării), ci în tot volumul.

Căldura specifică latentă de vaporizare- căldura necesară pentru a transforma 1 kg de lichid, preîncălzit până la punctul de fierbere, în abur uscat saturat.

Căldura latentă de condensare este căldura degajată în timpul condensării aburului. Este egală ca valoare cu căldura latentă de vaporizare.

Lungimea și distanța Masă Măsuri ale volumului produselor în vrac și al alimentelor Aria Volumul și unitățile de măsură în Rețete Temperatura Presiune, efort mecanic, modulul Young Energie și lucru Putere Forță Timp Viteză liniară Unghi plat Eficiență termică și eficiență a combustibilului Numere Unități de măsură ale cantității de informații Rate de schimb Dimensiuni Îmbrăcăminte pentru femeiși încălțăminte Mărimi îmbrăcăminte și încălțăminte pentru bărbați Viteza unghiulară și frecvența de rotație Accelerație Accelerație unghiulară Densitate Volumul specific Moment de inerție Moment de forță Cuplu Căldura specifică de ardere (în masă) Densitatea de energie și căldura specifică arderea combustibilului (în volum) Diferență de temperatură Coeficient de dilatare termică Rezistență termică Conductivitate termică Capacitate termică specifică Expunere la energie, putere Radiație termala Densitate flux de caldura Coeficient de transfer de căldură Debit volumic Debit de masă Debit molar Densitate de flux de masă Concentrație molară Concentrație de masă în soluție Vâscozitate dinamică (absolută) Vâscozitate cinematică Tensiune superficială Permeabilitatea vaporilor Permeabilitatea la vapori, rata de transfer de vapori Nivel de zgomot Sensibilitate microfon Nivel de presiune sonoră (SPL) Luminozitate Intensitate luminoasă Iluminare Frecvență și lungimea de undă Puterea dioptriei și distanța focală Puterea dioptriilor și mărirea lentilei (×) Sarcină electrică Densitate de sarcină liniară Densitate de încărcare de suprafață Densitate de încărcare în vrac Curent electric Densitate de curent liniar Densitate de curent de suprafață Intensitatea câmpului electric Potențial și tensiune electrostatică Rezistență electrică Rezistivitate Rezistență electrică Conductivitate electrică Conductivitate electrică capacitate electrică inductanță American wire gauge Niveluri în dBm (dBm sau dBmW), dBV (dBV), wați și alte unități Forța magnetomotoare Intensitatea câmpului magnetic Flux magnetic Inducție magnetică Viteza de doză absorbită a radiațiilor ionizante Radioactivitate. Dezintegrare radioactivă Radiație. Doza de expunere Radiații. Doza absorbită Prefixe zecimale Comunicarea datelor Tipografie și imagistică Unități de volum de lemn Calculul masei molare Sistem periodic elemente chimice D. I. Mendeleev

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

Valoarea initiala

Valoare convertită

joule per kilogram per kelvin joule per kilogram per °C joule per gram per °C kilojul per kilogram per kelvin kilojoule per kilogram per °C calorie (IT) per gram per °C calorie (IT) per gram per °F calorie ( thr. ) per gram per °C kilocalorie (th.) per kg per °C cal. (th.) per kg per °C kilocalorie (th.) per kg per kelvin kilocalorie (th.) per kg per kilogram kelvin per liră kelvin- picior de forță per liră pe °Rankine BTU (th) per liră per °F BTU (th) pe liră per °F BTU (th) per liră per °Rankine BTU (th) per livră per °Rankine BTU (IT) per liră per °C centigrade cald unitati pe kilogram la °C

Mai multe despre capacitatea termică specifică

Informatii generale

Moleculele se mișcă sub influența căldurii - această mișcare se numește difuzia moleculara. Cu cât temperatura unei substanțe este mai mare, cu atât moleculele se mișcă mai repede și are loc difuzia mai intensă. Mișcarea moleculelor este afectată nu numai de temperatură, ci și de presiune, de vâscozitatea unei substanțe și de concentrația acesteia, de rezistența la difuzie, de distanța pe care o parcurg moleculele în timpul mișcărilor lor și de masa lor. De exemplu, dacă comparăm modul în care are loc procesul de difuzie în apă și în miere, când toate celelalte variabile, cu excepția vâscozității, sunt egale, atunci este evident că moleculele din apă se mișcă și difuzează mai repede decât în ​​miere, deoarece mierea are o vâscozitate mai mare.

Moleculele au nevoie de energie pentru a se mișca și, cu cât se mișcă mai repede, cu atât au nevoie de mai multă energie. Căldura este unul dintre tipurile de energie utilizate în acest caz. Adică, dacă într-o substanță se menține o anumită temperatură, atunci moleculele se vor mișca, iar dacă temperatura crește, atunci mișcarea se va accelera. Energia sub formă de căldură se obține prin arderea combustibililor precum gazul natural, cărbunele sau lemnul. Dacă mai multe substanțe sunt încălzite folosind aceeași cantitate de energie, atunci este posibil ca unele substanțe să se încălzească mai repede decât altele din cauza difuziei mai intense. Capacitatea termică și capacitatea termică specifică descriu doar aceste proprietăți ale substanțelor.

Căldura specifică determină câtă energie (adică căldură) este necesară pentru a modifica temperatura unui corp sau a unei substanțe de o anumită masă cu o anumită cantitate. Această proprietate este diferită de capacitate termică, care determină cantitatea de energie necesară pentru a schimba temperatura unui întreg corp sau substanță la o anumită temperatură. Calculele capacității termice, spre deosebire de capacitatea termică specifică, nu iau în considerare masa. Capacitatea termică și capacitatea termică specifică sunt calculate numai pentru substanțe și corpuri într-o stare stabilă de agregare, de exemplu, pentru solide. Acest articol discută ambele concepte, deoarece sunt interdependente.

Capacitatea termică și capacitatea termică specifică a materialelor și substanțelor

Metalele

Metalele au o structură moleculară foarte puternică, deoarece distanța dintre moleculele din metale și altele solide mult mai puțin decât în ​​lichide și gaze. Din această cauză, moleculele se pot deplasa doar pe distanțe foarte mici și, în consecință, este nevoie de mult mai puțină energie pentru a le face să se miște cu o viteză mai mare decât pentru moleculele de lichide și gaze. Datorită acestei proprietăți, capacitatea lor specifică de căldură este scăzută. Aceasta înseamnă că este foarte ușor să ridici temperatura metalului.

Apă

Pe de altă parte, apa are o capacitate termică specifică foarte mare, chiar și în comparație cu alte lichide, deci este nevoie de mult mai multă energie pentru a încălzi o unitate de masă de apă cu un grad, comparativ cu substanțele care au o capacitate termică specifică mai mică. Apa are o capacitate termică mare datorită legăturilor puternice dintre atomii de hidrogen din molecula de apă.

Apa este una dintre componentele principale ale tuturor organismelor vii și plantelor de pe Pământ, prin urmare capacitatea sa de căldură specifică joacă un rol important pentru viața de pe planeta noastră. Datorită capacității termice specifice ridicate a apei, temperatura fluidului din plante și temperatura fluidului din cavitatea din corpul animalelor se modifică puțin chiar și în zilele foarte reci sau foarte calde.

Apa oferă un sistem de menținere a regimului termic atât la animale și plante, cât și la suprafața Pământului în ansamblu. O mare parte a planetei noastre este acoperită cu apă, deci apa joacă un rol important în reglarea vremii și a climei. Chiar și cu o cantitate mare de căldură provenită din impactul radiației solare asupra suprafeței Pământului, temperatura apei din oceane, mări și alte corpuri de apă crește treptat, iar temperatura ambientală se modifică, de asemenea, lent. Pe de altă parte, efectul asupra temperaturii al intensității căldurii de la radiația solară este mare pe planetele unde nu există suprafețe mari acoperite cu apă, cum ar fi Pământul, sau în regiunile Pământului unde apa este rară. Acest lucru este vizibil mai ales atunci când ne uităm la diferența dintre temperaturile de zi și de noapte. Deci, de exemplu, lângă ocean, diferența dintre temperaturile de zi și de noapte este mică, dar în deșert este uriașă.

Capacitatea mare de căldură a apei înseamnă, de asemenea, că apa nu numai că se încălzește lent, ci și se răcește lent. Datorită acestei proprietăți, apa este adesea folosită ca agent frigorific, adică ca lichid de răcire. In plus, folosirea apei este benefica datorita pretului mic. În țările cu climă rece apa fierbinte circulă în conducte pentru încălzire. Amestecat cu etilenglicol, este folosit în radiatoarele auto pentru răcirea motorului. Astfel de lichide se numesc antigel. Capacitatea termică a etilenglicolului este mai mică decât cea a apei, astfel încât capacitatea termică a unui astfel de amestec este și ea mai mică, ceea ce înseamnă că eficiența unui sistem de răcire cu antigel este și ea mai mică decât a sistemelor cu apă. Dar acest lucru trebuie suportat, deoarece etilenglicolul nu permite apei să înghețe iarna și să deterioreze canalele sistemului de răcire al mașinii. Mai mult etilenglicol este adăugat la lichidele de răcire proiectate pentru climatele mai reci.

Capacitatea termică în viața de zi cu zi

Cu alte lucruri egale, capacitatea de căldură a materialelor determină cât de repede se încălzesc. Cu cât capacitatea termică este mai mare, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru încălzirea acestui material. Adică, dacă două materiale cu capacități termice diferite sunt încălzite cu aceeași cantitate de căldură și în aceleași condiții, atunci o substanță cu o capacitate termică mai mică se va încălzi mai repede. Materialele cu capacitate termică mare, dimpotrivă, se încălzesc și degajă căldură înapoi mediu inconjurator Mai lent.

Ustensile si ustensile de bucatarie

Cel mai adesea, alegem materiale pentru vase și ustensile de bucătărie în funcție de capacitatea lor de căldură. Acest lucru se aplică în principal articolelor care sunt în contact direct cu căldura, cum ar fi oale, farfurii, vase de copt și alte ustensile similare. De exemplu, pentru oale și tigăi, este mai bine să folosiți materiale cu o capacitate termică scăzută, cum ar fi metalele. Acest lucru ajută căldura să se transfere mai ușor și mai rapid de la încălzitor prin tigaie la alimente și accelerează procesul de gătire.

Pe de altă parte, deoarece materialele cu o capacitate termică mare rețin căldura pentru o perioadă lungă de timp, ele sunt bine de utilizat pentru izolare, adică atunci când este necesar să se păstreze căldura produselor și să împiedice scăparea acesteia în mediu sau , dimpotrivă, pentru a împiedica căldura încăperii să încălzească produsele răcite. Cel mai adesea, astfel de materiale sunt folosite pentru farfurii și căni în care se servesc alimente și băuturi calde sau, dimpotrivă, foarte reci. Ele ajută nu numai la menținerea temperaturii produsului, ci și la prevenirea arsurilor oamenilor. Vasele de gătit din ceramică și polistiren expandat sunt exemple bune de utilizare a unor astfel de materiale.

Alimente termoizolante

În funcție de o serie de factori, cum ar fi conținutul de apă și grăsime din produse, capacitatea lor termică și capacitatea termică specifică pot fi diferite. În gătit, cunoașterea capacității termice a alimentelor face posibilă utilizarea unor alimente pentru izolare. Dacă alte alimente sunt acoperite cu produse termoizolante, atunci acestea vor ajuta acest aliment să se mențină cald mai mult timp sub ele. Dacă vasele de sub aceste produse termoizolante au o capacitate de căldură mare, atunci eliberează încet căldură mediului. Odata ce sunt bine incalzite, pierd caldura si apa si mai lent datorita produselor izolante de deasupra. Prin urmare, rămân fierbinți mai mult timp.

Un exemplu de produs termoizolant este brânza, în special pe pizza și alte feluri de mâncare similare. Până când se topește, permite trecerea vaporilor de apă, ceea ce permite alimentelor de dedesubt să se răcească rapid, deoarece apa pe care o conține se evaporă și, în acest fel, răcește alimentele pe care le conține. Brânza topită acoperă suprafața vasului și izolează alimentele de dedesubt. Adesea sub brânză se află alimente cu un conținut ridicat de apă, cum ar fi sosurile și legumele. Din aceasta cauza, au o capacitate de caldura mare si se pastreaza mult timp calde, mai ales ca sunt sub branza topita, care nu elibereaza vapori de apa in exterior. De aceea pizza scoasă din cuptor este atât de fierbinte încât te poți arde cu ușurință cu sos sau legume, chiar și atunci când aluatul din jurul marginilor s-a răcit. Suprafața pizza de sub brânză nu se răcește mult timp, ceea ce face posibilă livrarea pizza la tine acasă într-o pungă termică bine izolată.

Unele rețete folosesc sosuri în același mod ca brânza pentru a izola alimentele de dedesubt. Cu cât conținutul de grăsimi din sos este mai mare, cu atât izolează mai bine produsele - sosurile pe bază de unt sau smântână sunt deosebit de bune în acest caz. Acest lucru se datorează din nou faptului că grăsimea împiedică evaporarea apei și, prin urmare, îndepărtarea căldurii necesare evaporării.

În gătit, materialele care nu sunt potrivite pentru alimente sunt uneori folosite și pentru izolarea termică. Bucătarii din America Centrală, Filipine, India, Thailanda, Vietnam și multe alte țări folosesc adesea frunze de banană în acest scop. Ele nu pot fi colectate doar în grădină, ci și cumpărate într-un magazin sau de pe piață - sunt chiar importate în acest scop în țările în care nu se cultivă banane. Uneori, folie de aluminiu este folosită în scopuri de izolare. Nu numai că previne evaporarea apei, dar ajută și la păstrarea căldurii în interior, prevenind transferul de căldură sub formă de radiații. Dacă înfășurați aripile și alte părți proeminente ale păsării în folie atunci când coaceți, folia va împiedica supraîncălzirea și arderea acestora.

Gătirea alimentelor

Alimentele cu un conținut ridicat de grăsimi, precum brânza, au o capacitate termică scăzută. Ele se încălzesc mai mult cu mai puțină energie decât produsele cu capacitate ridicată de căldură și ating temperaturi suficient de ridicate pentru a avea loc reacția Maillard. Reacția Maillard este reactie chimica, care apare între zaharuri și aminoacizi și modifică gustul și aspectul alimentelor. Această reacție este importantă în unele metode de gătit, cum ar fi coacerea pâinii și cofetărie din făină, produse de copt în cuptor, precum și pentru prăjire. Pentru a crește temperatura alimentelor la temperatura la care are loc această reacție, la gătit sunt folosite alimente bogate în grăsimi.

Zahăr în gătit

Capacitatea termică specifică a zahărului este chiar mai mică decât cea a grăsimii. Deoarece zahărul se încălzește rapid la temperaturi mai mari decât punctul de fierbere al apei, lucrul cu el în bucătărie necesită măsuri de siguranță, în special atunci când se prepară caramel sau dulciuri. Trebuie avută mare grijă la topirea zahărului pentru a evita vărsarea acestuia pe pielea goală, deoarece temperatura zahărului ajunge la 175° C (350° F) și arsura de la zahărul topit va fi foarte severă. În unele cazuri este necesar să se verifice consistența zahărului, dar acest lucru nu trebuie făcut niciodată cu mâinile goale dacă zahărul este încălzit. Adesea oamenii uită cât de repede și cât de mult zahăr se poate încălzi, motiv pentru care se ard. În funcție de destinația zahărului topit, consistența și temperatura acestuia pot fi verificate folosind apă rece, așa cum este descris mai jos.

Proprietățile zahărului și siropului de zahăr se modifică în funcție de temperatura la care este gătit. Fierbinte sirop de zahăr poate fi subțire, ca cea mai subțire miere, groasă, sau undeva între subțire și groasă. Rețetele de dulciuri, caramele și sosuri dulci specifică de obicei nu numai temperatura la care ar trebui să fie încălzit zahărul sau siropul, ci și stadiul de duritate al zahărului, cum ar fi stadiul „minge moale” sau stadiul „bil dur”. Denumirea fiecărei etape corespunde consistenței zahărului. Pentru a determina consistența, cofetarul pică câteva picături de sirop în apa cu gheata răcindu-le. După aceea, consistența este verificată prin atingere. Așadar, de exemplu, dacă siropul răcit se îngroașă, dar nu se întărește, dar rămâne moale și puteți face o minge din el, atunci se consideră că siropul este în stadiul de „minge moale”. Dacă forma siropului congelat este foarte dificilă, dar totuși poate fi schimbată manual, atunci este în stadiul de „minge tare”. Cofetarii folosesc adesea un termometru alimentar și, de asemenea, verifică manual consistența zahărului.

siguranța alimentară

Cunoscând capacitatea de căldură a alimentelor, puteți determina cât timp trebuie să fie răcite sau încălzite pentru a ajunge la o temperatură la care să nu se strice și la care bacteriile dăunătoare organismului mor. De exemplu, pentru a ajunge la o anumită temperatură, alimentele cu o capacitate termică mai mare durează mai mult să se răcească sau să se încălzească decât alimentele cu o capacitate termică scăzută. Adică, durata gătirii unui fel de mâncare depinde de ce produse sunt incluse în acesta și, de asemenea, de cât de repede se evaporă apa din acesta. Evaporarea este importantă deoarece necesită multă energie. Adesea, un termometru alimentar este folosit pentru a verifica temperatura unui vas sau a alimentelor din acesta. Este deosebit de convenabil să îl utilizați în timpul preparării peștelui, cărnii și păsărilor de curte.

cuptorul cu microunde

Cât de eficient sunt încălzite alimentele într-un cuptor cu microunde depinde, printre alți factori, de căldura specifică a alimentelor. Radiația cu microunde generată de magnetronul cuptorului cu microunde face ca moleculele de apă, grăsime și alte substanțe să se miște mai repede, determinând încălzirea alimentelor. Moleculele de grăsime sunt ușor de mutat datorită capacității lor scăzute de căldură și, prin urmare, alimentele grase sunt încălzite la mai mult. temperaturi mari decât alimentele care conţin multă apă. Temperatura atinsă poate fi atât de mare încât este suficientă pentru reacția Maillard. Produsele cu un conținut ridicat de apă nu ating astfel de temperaturi datorită capacității mari de căldură a apei și, prin urmare, reacția Maillard nu are loc în ele.

Temperaturile ridicate pe care le atinge grăsimea de la microunde pot face ca unele alimente, cum ar fi baconul, să se rumenească, dar aceste temperaturi pot fi periculoase atunci când utilizați cuptoarele cu microunde, mai ales dacă nu respectați instrucțiunile de utilizare a cuptorului, așa cum sunt descrise în manualul de instrucțiuni. De exemplu, atunci când reîncălziți sau gătiți alimente grase în cuptor, nu trebuie să folosiți ustensile de plastic, deoarece nici măcar ustensilele pentru microunde nu sunt concepute pentru temperaturile pe care le ating grăsimile. De asemenea, nu uita că alimentele grase sunt foarte fierbinți și mănâncă-le cu grijă pentru a nu te arde.

Capacitatea termică specifică a materialelor utilizate în viața de zi cu zi

Vi se pare dificil să traduceți unitățile de măsură dintr-o limbă în alta? Colegii sunt gata să vă ajute. Postați o întrebare la TCTermsși în câteva minute vei primi un răspuns.