• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14 июля
Сергей Васильев
5
13 200

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, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

Позавчера, 14:54
Сергей Васильев

Крошечные маячки помогли ученым следовать за мигрирующими насекомыми в небольшом самолете, показав, что те уверенно ориентируются в пространстве, перелетая на тысячи километров.

Вчера, 15:23
Анна Новиковская

Со школьной скамьи мы знаем, что для того, чтобы зародилась жизнь, требуются два вида клеток — яйцеклетка от матери и сперматозоид от отца. Теперь, похоже, от этой давней догмы придется отказаться: группе израильских ученых удалось получить эмбрион мыши из стволовых клеток.

Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

12 августа
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

14.07.2022
-
1
+
можно было проще - забраться на Эверест (сарказм)
-
3
+
А что насчёт накипи? Сколько проживёт наноструктура?
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?
    -
    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
      -
      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?
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: