• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14 июля
Сергей Васильев
5
13 353

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
Позавчера, 18:06
Василий Парфенов

Украинская частная космическая компания Promin Aerospace, несмотря на сложную обстановку в стране, продолжает работу над ракетой оригинальной конструкции. Первый тестовый запуск намечен на первую половину 2023 года. В свежем интервью основатель стартапа рассказал, что даже если прототип не получится отправить в полет на родине, сроки не должны сильно измениться.

Вчера, 19:28
Мария Азарова

Исследование психологов из Великобритании, в котором участвовали носители разных языков, показало, что не все звуки одинаково подходят для ненормативной лексики.

5 декабря
Сергей Васильев

Интерферометр, плечи которого разнесены по разным континентам Земли, сможет увидеть рождение первых звезд во Вселенной и заметить работу радаров на далекой экзопланете, где, возможно, есть жизнь.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

5 декабря
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

[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: