Как нагревается вода в кастрюле

Каким способом теплопередачи происходит нагревание воды в кастрюле на газовой плите

Ответ или решение 2

Прежде чем ответить на этот вопрос, полезно было бы вспомнить, что такое теплопередача как физический процесс и какие ее виды существуют.

Теплопередача как физический процесс

Нетрудно догадаться из самого названия, что теплопередача представляет собой процесс передачи тепла от одного предмета другому. По другому, это процесс обмена теплом/тепловой энергией. И обмен этот может происходить тремя основными способами:

Суть теплопередачи заключается в том, чтобы уравновесить температуру предметов, которые до этого имели разную температуру.

Виды теплопередачи

Самыми простыми видами теплопередачи считают:

Есть и более сложные способы передачи тепла, которые попросту являются различными сочетаниями простых способов.

Разберёмся с названными тремя.

Тепловое излучение представляет собой процесс передачи тепла посредством электромагнитных волн. Как думаете, как тепловая энергия Солнца достигает поверхности Земли? Все верно: благодаря тепловому излучению, ведь никакая конвекция и теплопроводность не способны передать энергию в пределах такого расстояния, да ещё с учетом вакуума, где молекул раз-два и обчелся.

Определим способ передачи тепла, описанный в задании

Нагревание воды в кастрюле на газовой плите происходит теплопроводностью.

Теплопроводность это вид теплопередачи, при котором происходит передача тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому телу путем соприкосновения тел. Нагретая пламенем газовой горелки, кастрюля, через соприкосновение с водой передает ей количество теплоты, происходит нагревание воды.

Источник

Выясняем: за сколько закипает вода?

Кипение воды происходит только при достижении ею определенной температуры, а также давления. В ходе самого процесса интенсивно образуется пар.

Время вскипания зависит от целого ряда факторов. Играет роль место приготовления (микроволновка, плита, открытый огонь). Сам процесс вскипания можно ускорять разными способами.

От чего зависит время закипания?

Скорость вскипания напрямую зависит от следующих факторов:

На скорость вскипания влияет также давление. Если оно пониженное, то процесс кипения начинается при достижении водой температуры меньше 100 0 С. При повышении давления время закипания увеличивается

Как долго кипятится в чайнике и кастрюле?

В двух указанных видах емкостей вода закипает через разное время. В чайнике она вскипает гораздо быстрее. Особенно это касается электрического чайника.

Для закипания в нем литра воды достаточно 3-х минут. Чайник на газовой плите закипает через 7-10 минут. Больше всего времени требуется для начала бурления воды в чайнике, греющемся на электроплите. На это уходит порядка 10-15 минут.

На вскипание воды в кастрюле уходит разное количество времени. Играет роль тип используемой плиты.

Чтобы началось кипение в кастрюле, греющейся на газовой плите, в среднем нужно подождать 6-7 минут.

На электроплите кипение начинается в кастрюле через 8-10 минут. На современных индукционных электроплитах вода в кастрюле закипает очень быстро. Чтобы вскипятить литр достаточно 3-4 минут.

Как меняется время в зависимости от места приготовления?

От места приготовления зависит то, насколько быстро жидкость начнет кипеть. Отмечается разное время начала кипения в таре, помещенной в микроволновку, и воды, готовящейся на огне. Также разное время начала бурления отмечается при кипячении на газовой и электрической плите.

В микроволновке

Но стоит достать чашку с водой и опустить в нее любой предмет, как она начнет бурно кипеть.

Чтобы довести воду до такого состояния, достаточно подержать стакан с ней во включенной на полную мощность микроволновке в течение 2-х минут.

На газовой и электрической плите

В емкости, поставленной на газ, кипение начинается быстрее, чем в таре, помещенной на электроплиту.

При приготовлении на газу емкость напрямую контактирует с огнем.

При этом площадь его соприкосновения с кастрюлей или чайником большая, если огонь на газовой плите включен на максимум.

Вода закипит в течение 6 минут. Пол-литра вскипает уже через 3 мин 15 секунд.

При готовке на электроплите время увеличивается. Это обусловлено тем, что сама емкость не контактирует с открытым огнем. Ее нагревает нагревательный элемент, через который проходит электроток.

Все это увеличивает процесс нагревания. Пол-литра закипит на электроплите только через 5 минут. На кипячение литра уходит уже 8-10 минут.

На огне

Время закипания воды на открытом огне самое длительное. Играют роль условия. Если на улице ветрено, то емкость будет прогреваться дольше. На кипячение может уйти больше времени.

Играет роль тара, в которой кипятится вода. Если у нее толстые стенки, то на открытом огне в ней будет закипать значительно дольше. Чем тоньше стенки у емкости, тем быстрее начнется процесс кипения. В среднем на огне кипение начинается через 10-15 минут.

Можно ли ускорить процесс?

Существуют следующие действенные варианты:

Заключение

Время закипания воды зависит от целого ряда факторов. Основными из них являются емкость, в которой она кипятится, и место ее приготовления. Быстрее всего она закипает в электрочайнике.

Также вскипание происходит быстрее при использовании индукционной плиты. На кипячение уходит больше времени, если вода готовится на электроплите. Дольше всего кипячение происходит на открытом огне. Процесс вскипания можно ускорить, накрыв емкость крышкой.

Также рекомендуется выбирать для кипячения тару с широким дном и использовать конфорки или другие источники нагревания с большим диаметром.

Источник

По каким признакам и как можно понять, что вода в кастрюле закипает?

Вскипание воды в кастрюле зависит от ряда условий. Играет роль вид источника ее нагревания. Она начинает кипеть при одной температуре, если находится на газовой или электрической плите.

Но для ее вскипания в данных случаях требуется разное количество времени. Процесс закипания можно ускорять разными способами. Определить, что вода начинает закипать, можно по целому ряду признаков.

О том, как понять, что вода закипает в кастрюле, читайте в статье.

От чего зависит вскипание жидкости?

Закипание жидкости напрямую зависит от температуры. Чем сильнее нагревается емкость, тем интенсивнее прогревается содержимое внутри нее.

За счет этого вода быстрее вскипает, достигнув температуры кипения.

Вскипание также зависит от давления воздуха, которое оказывается на поверхность. Если оно падает, то и температура закипания снижается. Вскипание наступает быстрее. Если давление увеличивается, то и температура вскипания уменьшается. Для закипания потребуется большее температурное воздействие.

Вскипание зависит также от диаметра дна кастрюли. Чем оно больше, тем скорее содержимое закипит внутри нее.

Многое зависит от вида применяемого источника нагревания. Вода вскипает через разный временной промежуток, если для ее нагрева используется газовая или электрическая плита.

При скольки градусах вскипает?

На газовой плите вода в таре для варки закипает что с открытой, что с закрытой крышкой при одном и том же температурном значении. Она составляет 100 С.

Его молекулы не улетучиваются и не уносят энергию, которая была затрачена на нагрев. Она возвращается обратно в воду, и она быстрее достигает 100 С, после чего начинает кипеть.

При открытой крышке молекулы воздуха активно улетучиваются в помещение. Водная поверхность быстрее теряет энергию, идущую на ее нагрев.

Она не возвращается обратно в нее. Из-за этого она дольше достигает температуры в 100 С.

Вода закипает в таре на электроплите что с открытой, что с закрытой крышкой при 100 С. Как и в случае с газовой плитой играет роль не разный температурный показатель кипения воды, а теплообмен.

При закрытой крышке пар над водой интенсивнее передает ей энергию. Она быстрее достигает 100-градусного значения. При открытой крышке теплообмен низкий. Большая часть энергии улетучивается в пространство.

Сколько по времени занимает процесс на газовой плите, электроплите?

На закипание воды в емкости, греющейся на газу и электроплите, уходит разное количество времени. Пол-литра вскипает в таре на газовой плите примерно за 3 минуты.

На кипячение литра уходит чуть больше времени. Обычно вскипание начинается через 5 минут.

Как ускорить?

Чтобы в емкости быстрее образовался кипяток, можно использовать следующие способы:

Соль не ускоряет закипание воды. Она лишь вызывает кратковременный эффект появления пузырьков в ней. Особенно это видно при добавлении соли в уже сильно нагретую воду. Но на время ее закипания это не влияет.

Как определить, что скоро закипит?

Незадолго до начала кипения на дне емкости начинают появляться мелкие пузырьки, наполненные воздухом. С каждой секундой их становится все больше.

Они возникают по всему дну емкости. Также они появляются на части боковых стенок тары. Особенно на участках, расположенных близко ко дну емкости.

Как выглядит кипящая H2O?

Кипяток очень подвижен. На дне тары постоянно образуются крупные пузырьки. Они поднимаются вверх в виде вертикальных столбцов.

На поверхности они быстро лопаются. Некоторые из них какое-то время плавают на поверхности, соединяясь с другими пузырями и лопаясь.

Кипяток в кастрюле бурлит. Над ним непрерывно возникают столбы пара.

Какова температура пара и емкости?

Пар, формирующийся над кипящей водной поверхностью, хорошо проводит тепло. Он нагревается до 100 С. Но такая его температура только у самой водной поверхности. После выделения на поверхность пар стремительно охлаждается. Его градусы падают. Чем дальше от кипящей поверхности, тем меньше градусов становится у пара.

Если у емкости толстые стенки, то ей для закипания воды внутри нее нужен нагрев чуть более 100 С. Она может разогреться и до 110 С, прежде чем содержимое внутри нее начнет кипеть.

Заключение

Кипение жидкости в посуде для варки зависит от температуры и давления. Она закипает при нормальном давлении при 100 С, если кипятится на газовой или электрической плите. Наличие крышки ускоряет время начала кипения.

Вода в таре на газу закипает быстрее, чем на электроплите. Предвестниками кипения являются мелкие пузырьки, формирующиеся на дне кастрюли. Кипяток активно бурлит, а над его поверхностью непрерывно образуется пар.

При кипении дно посуды нагрето до 100 С. Если процесс длительный, то посуда перегревается свыше 100 С. Температура пара над поверхностью составляет 100 С.

Источник

Как вскипятить воду?

Содержание материала

Описание

Как вскипятить воду? Можно использовать любую емкость и плиту, задействовать микроволновку, скороварку, мультиварку и даже выбрать более нестандартные методы. Давайте разберем разнообразные способы кипячения воды, а также узнаем, как добиться кипения жидкости на высоте. В принципе, нет ничего сложного в этом процессе, достаточно знать общие правила и следовать некоторым советам.

Кипяченая вода может понадобиться по различным причинам: для приготовления пищи, создания чая. Ее могут кипятить с целью обеззараживания. Соответственно, температура подогретой жидкости существенно отличается. В отдельных случаях достаточно добиться видимого кипения, а затем жидкость все равно будет остужаться.

Помните, что температура кипения воды в обычных условиях составляет 100 градусов по Цельсию. А вот для заваривания чая может понадобиться температура от 70 (крупнолистовой зеленый чай) до 100 (пост-ферментированные и отдельные окисленные (желтый, шен-пуэр, белый) виды чая) градусов по Цельсию.

Использование кастрюли и варочной поверхности

Использование кастрюли и варочной поверхности – это один из наиболее привычных, простых и доступных для каждого человека способов. Подобное может понадобиться для приготовления пищи. В чем можно вскипятить воду? Преимущественно для этих целей используют сковороду (подойдет и алюминиевая, и эмалированная), но также можно задействовать сотейник, металлическую литровую кружку и даже глубокую сковороду. Все зависит от целей кипячения.

Итак, алгоритм кипячения воды в кастрюле (или другой подходящей емкости) на плите следующий:

Можно воспользоваться и мультиваркой для кипячения воды. Достаточно налить в чистую чашу прибора желаемый объем жидкости и включить режим «Жарка». Время от времени открывайте емкость и проверяйте, не закипела ли вода. Обычно достаточно не более двадцати минут. Это отличный способ обойтись без огня и газа для кипячения воды. Без электричества тоже можно справиться, например, вскипятив воду в казанке над костром.

Альтернативный вариант – использование кипятильника. Но учитывайте, что он работает от электричества. С помощью кипятильника можно вскипятить жидкость в любой емкости, даже в бумажном или пластиковом стаканчике, но прибор нужно удерживать руками во время работы так, чтобы он не касался стенок посуды. Можно даже постараться закипятить жидкость в пакете, действуя по аналогии, то есть исключая соприкосновение кипятильника с самим пакетом. Этот метод подойдет в тех случаях, когда нужно вскипятить воду, не имея посуды. Но лучше не рисковать и пользоваться подходящей утварью.

Как вскипятить воду для питья?

Как вскипятить воду для питья? Это нужно делать для того, чтобы уничтожить болезнетворные организмы и бактерии, содержащиеся в жидкости. Благодаря кипячению удается избавиться практически от всех микроорганизмов, но вот справиться с химическим загрязнением не удастся, о чем важно помнить. При использовании мутной воды ее желательно отфильтровать, чтобы избавиться от частичек грязи:

Для того чтобы вода приобрела более приятный вкус, а не была «пресной», ее нужно несколько раз перелить из одной емкости в другую. Это делается для дополнительного напитывания жидкости воздухом, который и улучшает вкусовые качества.

Во время путешествия для обеззараживания воды можно пользоваться кипятильником, походной печкой или чайником при наличии источника электроэнергии. Сегодня можно встретить даже компактные устройства для кипячения воды, которые работают от батареек или топлива.

Если нет никакой возможности кипячения воды с помощью газа, электричества или огня, можно воспользоваться солнечным светом. Поставьте емкость с водой так, чтобы на нее попадало максимальное количество солнечных лучей. В таком виде жидкость должна стоять не менее шести часов. Конечно, этот способ менее надежный по сравнению с кипячением, но все же он тоже позволяет уничтожить вредные бактерии.

По аналогии проводится кипячение морской (но пресной она не станет, так как для этого нужно пользоваться специальным фильтром) и газированной (она станет негазированной) воды, если в этом есть необходимость. Алгоритм ничем принципиально не отличается, кроме типа воды.

Помните, что удобнее всего пользоваться чайником. Подойдет и железный (о том, что вода достигла нужной температуры, будет свидетельствовать появление пузырьков на ее поверхности или свист прибора при наличии соответствующего свистка на носике), и электрический (его достоинство заключается в том, что устройство само отключается после закипания, уведомляя сигналом).

Как пользоваться микроволновкой?

Как пользоваться микроволновкой? В ней очень просто вскипятить воду в небольшой миске или даже в чашке. Лучше всего, конечно, задействовать специальную емкость для микроволновки, но в ее отсутствие подойдет любая керамическая или стеклянная емкость. Главное – отсутствие металлической краски.

Как проверить, можно ли использовать выбранную посуду в микроволновке? Возьмите керамическую чашку и налейте в нее воду. Установите в микроволновку, а рядом поставьте желаемую емкость, которую планируете проверить. Включите прибор на одну минуту на максимальную мощность. После этого проверьте, разогрелась ли емкость: если она горячая, ее использование в микроволновой печи для нагрева воды является недопустимым.

Кстати, ученые рекомендуют пользоваться емкостями с щербинками и царапинами (по-научному их называют «центрами парообразования) изнутри. Это облегчит образование пузырьков газа в жидкости и позволит существенно снизить риск взрыва емкости от перегрева воды, что гарантирует большую безопасность при использовании микроволновки. Именно поэтому пластиковые емкости, отличающиеся гладкой внутренней поверхностью, считаются худшим вариантом ввиду затруднения парообразования.

Итак, для кипячения воды в микроволновке действуйте так:

Не стремитесь нагреть жидкость до состояния бурного кипения. Вода достигнет желаемой температуры (90, 110 и т. д. градусов), но внешне процесс кипения будет менее выраженным, чем на плите в кастрюле.

Как вскипятить воду на большой высоте?

Как вскипятить воду на большой высоте? Это вполне возможно, но нужно обязательно учитывать влияние высоты. Помните, что при поднятии над уровнем моря воздух становится более разреженным (чем выше, тем все более разреженным). Как результат, он меньше давит на поверхность воды, поэтому водяные молекулы легче отрываются и превращаются в пар. Чтобы решить эту проблему, нужно задействовать меньшее количество тепла. Другими словами, вода будет закипать намного быстрее, но вот ее температура будет ниже по сравнению с обычным методом кипячения, что приведет к сложностям во время приготовления пищи.

В любом случае можно справиться с задачей кипячения воды на высоте. Существенные проблемы возникают только в том случае, если подобная задача ставится перед человеком, который находится на высоте более 600 метров (свыше 2000 футов) над уровнем моря.

Итак, действовать нужно следующим образом, если хотите вскипятить воду на высоте:

Как видите, вполне возможно вскипятить воду и на высоте. Сложностей как таковых в этом процессе нет, нужно только придерживаться общих правил и рекомендаций.

Нестандартные способы кипячения воды

Нестандартные способы кипячения воды следует задействовать в тех случаях, если нет возможности использовать электрический чайник, плиту, микроволновку или мультиварку для облегчения кипячения. К основным относятся следующие:

Интересно, что можно даже вскипятить воду звуком, но это практически невозможно в домашних условиях, так как нужно добиться интенсивности звука выше, чем при запуске ракеты.

Помните, что все эти способы нестандартные. Лучше всего прибегать к проверенным методам кипячения, чтобы не рисковать понапрасну.

Общие советы

С общими советами полезно ознакомиться до начала кипячения воды выбранным способом. Итак, обратите внимание на такие рекомендации:

Существует немало способов кипячения воды в домашних или походных условиях. В этой статье приведены основные и наиболее распространенные из них. Остается выбрать подходящий для себя и приступить к кипячению жидкости.

Источник

Нагрев воды в кастрюле

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Удмуртский Государственный Университет»

по дисциплине «Моделирование и расчеты на ЭВМ теплотехнических задач»

на тему: Нагрев воды в кастрюле

Каждому человеку хоть раз в жизни приходилось нагревать воду в какой-либо емкости, будь то кастрюля, чайник и т.д.

В настоящее время кастрюли бывают довольно таки разнообразной формы, но в целях моделирования достаточно взять емкость простой цилиндрической формы, так как все тонкости геометрической формы современной кастрюли учесть сложно.

Модель для расчета процесса нагрева создается в программном пакете COMSOL. COMSOL является универсальным инструментом для решения инженерных задач, будь то задача тепловая (в данном случае), механическая (кручение, изгиб и т.п.), электрическая (например нагрев провода под действием течения электрического тока), диффузионная (течение жидкости по трубам). Этот программный пакет основан на численном методе, именуемом «метод конечных элементов».

1. О методе конечных элементов (МКЭ)

Этот метод относится к разряду проекционно-разностных методов. Изначально был разработан в приложении к задачам механической прочности. Потом он был обобщен на математическую теорию, и стал широко применяться для решения разнообразных задач.

МКЭ имеет сложную реализацию, но при этом он очень гибок к геометрической форме. Одинаковым, универсальным способом реализует любые геометрические сложности области. Поэтому, для реализации МКЭ требуются значительные затраты труда, но готовый программный продукт обладает высокой гибкостью и универсальностью. Как следствие, распространенные программные пакеты основаны на МКЭ.

Метод конечных элементов основан на том, что некоторое искомое решение заменяется на приближенные функции простого вида. Кроме того, расчетная область разбивается на некоторое количество частей простой формы, которые называются конечными элементами. Для приближенного решения в каждом конечном элементе задается своя функция, однако все функции во всех элементах, различаясь по конкретной величине, имеют общий вид. Отличаются они только числовыми параметрами. Такая модификация метода называется h-метод. Она применяется в программном пакете COMSOL. Часто в виде приближенной функции на элементе используются линейные функции. Есть вариант метода, когда на элементах задаются функции более сложные, например полиномы некоторой выбранной степени. Эта модификация называется p-метод.

2. Общий принцип задания элементов и их функций

Каждый элемент представляет собой фигуру, состоящую из нескольких вершин, соединенных линиями. Элемент определяется соединением этих вершин. В каждой вершине искомое решение имеет соответствующее значение u. В элементе решение является линейной функцией, соединяющей эти величины u в вершинах.

Особенность заключается в том, что i-тый узел является соседним по элементу только с некоторым небольшим количеством узлов, поэтому в каждой строке матрицы много нулей. Нумерация элементов и узлов алгоритмически произвольна, но в программных пакетах, основанных на методе конечных элементов, разработчики стараются, чтобы соседние по элементу узлы имели как можно более близкие номера. В результате, ненулевые коэффициенты матрицы A будут располагаться близко к диагонали, и матрица будет иметь ленточный вид. Для таких задач существуют специальные методы решения, позволяющие значительно снизить время расчета и затраты машинной памяти.

3. Постановка задачи и исходные данные

Определить время, за которое температура воды в цилиндрической емкости достигнет температуры кипения (условная температура кипения )

Начальная температура воды:

Тепловой поток, создаваемый электрической плитой:

Температура окружающего воздуха:

Атмосферное давление: 101325 Па

Материал емкости: железо

В рассматриваемом процессе присутствует конвективный теплообмен

Агрегатное состояние материала: жидкость

Подмодуль Weakly Compressible Navier-Stokes

Начальная скорость вдоль радиуса r:

Начальная скорость вдоль оси z:

Граничные условия (boundary settings):

Для стенок емкости задаются следующие условия:

Подмодуль General Heat Transfer

Коэффициент теплоотдачи к окружающей среде

Температура окружающей среды

Подмодуль Weakly Compressible Navier-Stokes

Тип границы: стенка

Граничное условие: нет течения

Для крышки емкости задаются следующие условия:

Подмодуль General Heat Transfer

Коэффициент теплоотдачи к окружающей среде

Температура окружающей среды

Подмодуль Weakly Compressible Navier-Stokes

Тип границы: открытая граница

Граничное условие: давление по нормали

Для дна емкости задаются следующие условия:

Подмодуль General Heat Transfer

Входящий тепловой поток:

Передача теплоты в сверхпроводящем слое

Коэффициент теплопроводности слоя:

Удельная теплоемкость слоя:

Подмодуль Weakly Compressible Navier-Stokes

Тип границы: стенка

Граничное условие: нет течения

После того, как все условия заданы, модель разбивается на конечные элементы с помощью команды Mesh.

Модель разбита на 314 элементов.

Результат расчета показан на рис.3 по истечении 2100 секунд (35 минут).

Как видно результаты расчета являются некорректными, несмотря на корректность задания всех условий задачи. Это может быть связано с некоторыми особенностями расчетных формул программы COMSOL.

В этой курсовой работе, используя программный пакет COMSOL, построенный на методе конечных элементов, рассчитывалось время, за которое вода в цилиндрической емкости нагреется до температуры кипения. Были приведены рисунки с изображением модели, разбиение модели на конечные элементы, распределение температуры в модели. Получить корректное решение данной задачи не удалось.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Метод конечных элементов (МКЭ) — численный метод решения задач прикладной физики. История возникновения и развития метода, области его применения. Метод взвешенных невязок. Общий алгоритм статического расчета МКЭ. Решение задач методом конечных элементов.

курсовая работа [2,0 M], добавлен 31.05.2012

Определение массы и объёма воды, вытекающей из крана за разные промежутки времени. Расчет количества теплоты, необходимого для нагрева воды с использованием различных энергоресурсов. Оценка материальных потерь частного потребителя воды и электроэнергии.

научная работа [130,8 K], добавлен 01.12.2015

Проведение численных исследований конвективных течений в программном комплексе ANSYS, формирующихся вследствие локализованного нагрева в цилиндрическом слое жидкости. Сравнение основных результатов расчетов в CFX и FLUENT для различных режимов течения.

дипломная работа [4,1 M], добавлен 27.03.2015

Расчет кожухотрубных и пластинчатых теплообменников. Графо-аналитический метод определения коэффициента теплопередачи и поверхности нагрева. Гидравлический расчет кожухотрубных теплообменников, трубопроводов воды, выбор насосов и конденсатоотводчика.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 30.11.2015

Производство электроэнергии и тепла на ТЭЦ. Назначение и роль сетевых подогревателей. Технология нагрева сетевой воды. Подогреватель сетевой воды как объект автоматизации. Определение настроек регулятора и построение переходного процесса АСР подогрева.

дипломная работа [1,1 M], добавлен 16.12.2013

Источник