• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.07.2022
Сергей Васильев
5
13 539

Инженеры научились ускорять закипание воды

4.9

Микро- и наноструктурирование поверхности нагревательного элемента позволяет эффективнее нагревать воду и тратить меньше энергии на каждое кипячение.

Каждый из нас несколько раз в день включает чайник, чтобы вскипятить воду для любимого горячего напитка. Электрочайники используют для этого металлический нагревательный элемент в форме спирали или диска, мощностью в несколько киловатт. Вода обладает высокой теплоемкостью и требует немало энергии на нагревание, поэтому работающие чайники — один из самых «прожорливых» видов бытовой техники.

Однако вскоре они смогут потреблять существенно меньше. Физики из Массачусетского технологического института (MIT) разработали такое структурирование поверхности нагревательного элемента, которое ускоряет и облегчает закипание воды. Об этом профессор Эвелин Вонг (Evelyn Wang) и ее соавторы пишут в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials. Коротко о работе рассказывает пресс-служба MIT.

Дело в том, что при нагревании воды на дне емкости появляются заполненные паром пузырьки, и по мере приближения к точке кипения их число растет. Однако при этом они оказываются слишком близко друг к другу, образуя достаточно плотный газовый слой, который снижает эффективность передачи тепла от нагревателя к жидкости. Именно с таким эффектом решили бороться Эвелин Вонг и ее коллеги. Для этого они структурировали поверхность нагревателя так, чтобы усилить формирование пузырьков и при этом препятствовать появлению изолирующего слоя.

Структурирование поверхности нагревателя / ©Song et al., 2022

Основа новой структуры — массив углублений шириной 10 микрометров и расположенных в двух миллиметрах друг от друга, на небольших «колоннах»-возвышениях. Возвышения направляют нагретую воду от самого дна к углублениям, создавая непрерывный ток жидкости, который быстро переносит тепло снизу вверх. Сами углубления облегчают формирование пузырьков и при этом фиксируют их на месте, не позволяя сливаться. Наконец, на более мелком масштабе структуры покрыты неровностями нанометровых размеров. Они увеличивают площадь поверхности нагревателя.

Лабораторные эксперименты с таким структурированным нагревателем показали, что коэффициент теплопередачи (который показывает, насколько хорошо тепло проходит через вещество) у него почти вчетверо выше, а критический тепловой поток (характеризующий газообразование во время нагрева) — почти в полтора раза выше.

«Такая производительность позволит существенно экономить энергию в целом ряде приложений, где используется кипение», — резюмируют ученые. В самом деле, такие процессы требуются не только для того, чтобы заваривать напитки или готовить. Кипячение важно, например, и для работы паровых турбин.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 07:30
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

Вчера, 15:07
Андрей

Французские геологи проанализировали состав нитратов в вулканических отложениях времен неогена и выяснили, что возникающие в облаках пепла молнии могли фиксировать атмосферный азот. Исследователи обнаружили несколько свидетельств, указывающих на то, что нитраты в отложениях образовались именно из атмосферного азота.

Вчера, 12:26
ПНИПУ

Стоит ли готовить на поцарапанной сковородке и как связаны алюминиевая кастрюля, плохая вода и камни в почках? Какой срок службы у кухонной доски и безопасны ли для экологии биоразлагаемые контейнеры? О материалах для посуды рассказали ученые Пермского Политеха.

Вчера, 07:30
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

16 февраля
Мария Азарова

Целью нового исследования было понять, какие бактерии полости рта отвечают за продукцию метантиола, или метилмеркаптана — бесцветного токсичного газа с сильным и неприятным запахом, напоминающим зловоние гнилой капусты.

18 февраля
Даниил Сухинов

Американские исследователи придумали новый способ борьбы одновременно с пластиковыми и пищевыми отходами. Они создали замену пластиковым упаковочным пленкам, использовав банановую кожуру. Новый материал по качеству не уступает привычному пластику, но разлагается в почве в сотни раз быстрее.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

23 января
Алиса Гаджиева

Авторы нового исследования рассказали, какой из современных напитков надо попробовать, чтобы почувствовать себя жителем Римской империи.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

victory mirosya
14.07.2022
-
1
+
можно было проще - забраться на Эверест (сарказм)
-
3
+
А что насчёт накипи? Сколько проживёт наноструктура?
Евгений Н
14.07.2022
-
0
+
Насчёт турбин и т.п. - не знаю, а вот в чайнике же тепло от нагревателя почти никуда не уходит, кроме воды в нем. Так что откуда взяться экономии энергии сколь-нибудь заметной?
    Аркадий
    14.07.2022
    -
    0
    +
    Нагреватель в чайнике греется выше 100 градусов. Обратите внимание, когда чайник отключается, он ещё некоторое время продолжает кипеть - эта разница уходит попусту в пар. Не сказать, чтобы эта разница вышла существенной для кошелька, но она будет вполне измерима
    +
      ещё комментарии
      Андрей
      15.07.2022
      -
      1
      +
      Мне кажется, зависит от чайника. Чайник с электронным управлением может использовать ПИД-регуляцию и отключать ТЭН раньше, чем вода закипит или достигнет выбранной пользователем температуры.
Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: