Что быстрее нагревается медь или железо: Что нагреется быстрее стекло или медь

alexxlab | 06.06.1990 | 0 | Разное

Какой металл быстрее нагревается – О металле

Теплопроводность металлов

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс.

Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции.

Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача.

В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики.

Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве.

Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов.

Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т. е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл	Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
— 100	0	100	300	700
Алюминий	2,45	2,38	2,30	2,26	0,9
Бериллий	4,1	2,3	1,7	1,25	0,9
Ванадий	—	—	0,31	0,34	—
Висмут	0,11	0,08	0,07	0,11	0,15
Вольфрам	2,05	1,90	1,65	1,45	1,2
Гафний	—	—	0,22	0,21	—
Железо	0,94	0,76	0,69	0,55	0,34
Золото	3,3	3,1	3,1	—	—
Индий	—	0,25	—	—	—
Иридий	1,51	1,48	1,43	—	—
Кадмий	0,96	0,92	0,90	0,95	0,44 (400°)
Калий	—	0,99	—	0,42	0,34
Кальций	—	0,98	—	—	—
Кобальт	—	0,69	—	—	—
Литий	—	0,71	0,73	—	—
Магний	1,6	1,5	1,5	1,45	—
Медь	4,05	3,85	3,82	3,76	3,50
Молибден	1,4	1,43	—	—	1,04 (1000°)
Натрий	1,35	1,35	0,85	0,76	0,60
Никель	0,97	0,91	0,83	0,64	0,66
Ниобий	0,49	0,49	0,51	0,56	—
Олово	0,74	0,64	0,60	0,33	—
Палладий	0,69	0,67	0,74	—	—
Платина	0,68	0,69	0,72	0,76	0,84
Рений	—	0,71	—	—	—
Родий	1,54	1,52	1,47	—	—
Ртуть	0,33	0,09	0. 1	0,115	—
Свинец	0,37	0,35	0,335	0,315	0,19
Серебро	4,22	4,18	4,17	3,62	—
Сурьма	0,23	0,18	0,17	0,17	0,21
Таллий	0,41	0,43	0,49	0,25 (400 0)
Тантал	0,54	0,54	—	—	—
Титан	—	—	0,16	0,15	—
Торий	—	0,41	0,39	0,40	0,45
Уран	—	0,24	0,26	0,31	0,40
Хром	—	0,86	0,85	0,80	0,63
Цинк	1,14	1,13	1,09	1,00	0,56
Цирконий	—	0,21	0,20	0,19	—

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

• вида металла;
• химического состава;
• пористости;
• размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями.

Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину.

Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град.

Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры.

Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град.

Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град.

А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий.

Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения.

Примером использования свойств металлических изделий является:

• кухонная посуда с различными свойствами;
• оборудование для пайки труб;
• утюги;
• подшипники качения и скольжения;
• сантехническое оборудование для подогрева воды;
• приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия.

В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации.

Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Какой металл лучше проводит тепло

• Список секций
• Физика
• Исследование теплопроводности различных веществ

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Проект разработан в соответствии со стандартом среднего общего образования по физике. При написании данного проекта рассмотрено изучение тепловых явлений, применение их в быту и технике.

Помимо теоретического материала большое внимание уделено исследовательской работе – это опыты, которые отвечают на вопросы «Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела», «Одинаковая ли теплопроводность различных веществ», «Почему струи теплого воздуха или жидкости поднимаются вверх», «Почему тела с темной поверхностью нагреваются сильнее»; поиск и обработка информации, фотографий. Время работы над проектом: 1 – 1,5 месяца.Цели проекта:* практическая реализация имеющихся у школьников знаний о тепловыхявлениях;* формирование навыков самостоятельной исследовательской деятельности;* развитие познавательных интересов;* развитие логического и технического мышлений;* развитие способностей к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами ;

2. Основная часть.

2.1. Теоретическая часть

В жизни мы действительно ежедневно встречаемся с тепловыми явлениями. Однако не всегда мы задумываемся, что эти явления можно объяснить, если хорошо знать физику. На уроках физики мы познакомились со способами изменения внутренней энергии: теплопередачей и совершением работы над телом или самим телом.

При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока температуры тел не сравняются (не наступит тепловое равновесие). При этом механическая работа не совершается.

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплообменом или теплопередачей. При теплопередаче энергия всегда передается от более нагретого тела к менее нагретому. Обратный процесс самопроизвольно (сам по себе) никогда не происходит, т. е. теплообмен необратим.

Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе: эволюцию звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли и др. Виды теплопередачи : теплопроводность, конвекция, излучение.

Теплопроводностью называется явление передачи энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.

При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим.

Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку.

2.2. Практическая часть.

Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.

Опыт №1

Взяли различные предметы: одну алюминевую ложку, другую деревянную, третью — пластмассовую, четвертую — из нержавеющего сплава, а пятую — серебряную. Прикрепили к каждой ложке каплями меда скрепки для бумаг. Вложили ложки в стакан с горячей водой, чтобы ручки со скрепками торчали из него в разные стороны. Ложки нагреются, и по мере нагревания мед будет плавиться и скрепки отпадут.

Конечно, ложки должны быть одинаковые по форме и размеру. Где нагревание произойдет быстрее, тот металл лучше проводит тепло, более теплопроводен. Для этого опыта я взял стакан с кипятком и четыре вида ложек: алюминиевую, серебряную, пластмассовую и нержавеющую. Я опускал их по одной в стакан и засекал время: за сколько минут она нагреется. Вот, что у меня получилось:

Среди большого количества параметров, характеризующие металлы существует и такое понятие как теплопроводность. Ее значение сложно переоценить. Этот параметр применяют при расчете деталей и узлов. Например, шестеренчатых передач. Вообще теплопроводностью занимается целый раздел науки под названием термодинамика.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Теплопроводность металлов можно охарактеризовать так – это способность материалов (газ, жидкость и пр. ) переносить излишнюю тепловую энергию от разогретых участков тела к холодным. Перенос осуществляется свободно движущимися элементарными частицами, в число которых входят атомы электроны и пр.

Сам процесс теплообмена происходит в любых телах, но способ переноса энергии во многом зависит от агрегатного состояния тела.

Кроме этого теплопроводности можно дать еще одно определение – это количественный параметр возможности тела проводить тепловую энергию. Если сравнивать тепловые и электрические сети, то это понятие аналогично электрической проводимости.

Особенности закалки стали

Термообработка металла изменяет его характеристики. Закалка стали делает ее тверже, прочнее. В отдельных случаях термообработку проводят для измельчения зерна, выравнивания структуры. Простую технологию нагрева и быстрого охлаждения для мелких деталей можно осуществить в домашних условиях. Необходимо знать марку стали и ее температуру нагрева для закалки.

Что такое закалка металла?

Один из видов термообработки — закалка металла. Она состоит из нескольких этапов, выполняемых в определенной последовательности:

1. Нагрев металла до определенной температуры. Выдержка для выравнивания по всей глубине детали.
2. Быстрое охлаждение.
3. Отпуск для снятия напряжений и коррекции твердости до заданного значения.

В процессе изготовления сложные детали могут проходить несколько закалок разного вида.

По глубине обработки закалка делится на два вида:

В основном в машиностроении применяется объемная термообработка, когда деталь прогревается на всю глубину. В результате резкого охлаждения, после завершения термообработки твердость внутри и снаружи отличается всего на несколько единиц.

Поверхностная закалка применяется для деталей, которые должны быть твердые сверху и пластичные внутри. Индуктор прогревает сталь на глубину 3–20 мм и сразу за ним расположен спрейер, поливающий горячий металл водой.

Сталь нагревается до состояния аустенита. Для каждой марки своя температура, определяемая по таблице состояния сплавов железо-углерод. При резком охлаждении углерод остается внутри зерна, не выходит в межкристаллическое пространство. Превращение структуры не успевает происходить, и внутреннее строение содержит перлит и феррит. Зерно становится мельче, сам металл тверже.

Какие стали можно закаливать?

При нагреве и быстром охлаждении внутренние изменения структуры происходят во всех сталях. Твердость повышается только при содержании углерода более 0,4%. Ст 35 по ГОСТ имеет его 0,32 – 0,4%, значит может «подкалиться» — незначительно изменить твердость, если углерод расположен по верхнему пределу.

Закаливаемыми считаются стали, начиная от СТ45 и выше по содержанию углерода. В то же время закалка нержавеющей стали с низким содержанием углерода типа 3Х13 возможна. Хром и некоторые другие легирующие элементы заменяют его в кристаллической решетке и повышают прокаливаемость металла.

Высоколегированные углеродистые стали содержат вещества, ускоряющие процесс охлаждения и повышающие способность стали к закалке. Для них требуется сложная ступенчатая система охлаждения и высокотемпературный отпуск.

Температура и скорость нагрева

Температура нагрева под закалку повышается с содержанием в стали углерода и легирующих веществ. Для Ст45 она, например, 630–650⁰, Ст 90ХФ — более 800⁰.

Высокоуглеродистые и высоколегированные стали при быстром нагреве могут «потрещать» — образовать на поверхности и внутри мелкие трещины. Их нагревают в несколько этапов. При температурах 300⁰ и 600⁰ делают выдержку. Кроме выравнивания температуры по всей глубине, происходит структурное изменение кристаллической решетки и переход к другим видам внутреннего строения.

Свойства стали после закалки

После закалки деталей происходят структурные изменения, влияющие на технические характеристики металла:

• увеличивается твердость и прочность;
• уменьшается зерно;
• снижается гибкость и пластичность;
• повышается хрупкость;
• увеличивается устойчивость к стиранию;
• уменьшается сопротивление на излом.

На поверхности каленой детали легко получить высокий класс чистоты. Сырая сталь не шлифуется, тянется за кругом.

Виды закалки стали

Основные параметры для закалки стали: температура нагрева и скорость охлаждения. Они полностью зависят от марки стали — содержания углерода и легирующих веществ.

Закаливание в одной среде

При закаливании стали среда определяет скорость охлаждения. Наибольшая твердость получается при окунании детали в воду. Так можно калить среднеуглеродистые низколегированные стали и некоторые нержавейки.

Если металл содержит более 0,5% углерода и легирующие элементы, то при охлаждении в воде деталь потрещит — покроется трещинами или полностью разрушится.

Высоколегированные стали повышают свою твердость даже при охлаждении на воздухе.

При закалке на воде легированная сталь подогревается до 40–60⁰. Холодная жидкость будет отскакивать от горячей поверхности, образуя паровую рубашку. Скорость охлаждения значительно снизится.

Ступенчатая закалка

Закалка сложных по составу сталей может производиться в несколько этапов. Для ускорения охлаждения крупных деталей из высоколегированных сталей, их сначала окунают в воду. Время пребывания детали определяется несколькими минутами. После этого закалка продолжается в масле.

Вода быстро охлаждает металл на поверхности. После этого деталь окунается в масло и остывает до критической температуры структурных преобразований 300–320⁰. Дальнейшее охлаждение проводится на воздухе.

Если калить массивные детали только в масле, температура изнутри затормозит остывание и значительно снизит твердость.

Изотермическая закалка

Закалить металл с высоким содержанием углерода сложно, особенно изделия из инструментальной стали — топоры, пружины, зубила. При быстром охлаждении в нем образуются сильные напряжения. Высокотемпературный отпуск снимает часть твердости. Закалка производится поэтапно:

1. Нормализация для улучшения структуры.
2. Нагрев до температуры закалки.
3. Опускание в ванну с селитрой, прогретой до 300–350⁰, и выдержка в ней.

После закалки в селитровой ванне отпуск не нужен. Напряжения снимаются во время медленного остывания.

Светлая закалка

Технического термина «светлая закалка» не существует. Когда производится закалка легированных сталей, включая нагрев, в вакууме или инертных газах, металл не темнеет. Закалка в среде защитных газов дорогостоящая и требует специального оборудования отдельно на каждый тип деталей. Она применяется только при массовом изготовлении однотипной продукции.

В вертикальной печи деталь нагревается, проходя через индуктор, и сразу же опускается ниже — в соляную или селитровую ванну. Оборудование должно быть герметично. После каждого цикла с него откачивается воздух.

Закалка с самоотпуском

При быстром охлаждении в процессе закалки стали внутри детали остается тепло, которое постепенно выходит и отпускает материал — снимает напряжения. Делать самоотпуск могут только специалисты, которые знают, насколько можно сократить время пребывания детали в охлаждающей жидкости.

Самоотпуск можно производить дома, если нужно незначительно увеличить твердость крепежа или мелких деталей. Необходимо уложить их на теплоизолирующий материал и сверху накрыть асбестом.

Способы охлаждения при закаливании

Широко используемые в промышленности способы охлаждения металла при закалке на воду и в масле. Самый древний состав для закалки мечей и других тонкостенных предметов — соляной раствор. Закалку производили кузнецы, используя нагрев под ковку и тепло, выделяемое деформацией.

Красные сабли, мечи, ножи опускали в мочу рыжих парней. В Европе их просто вонзали в тела живых рабов. Коллоидный состав, содержащий соли и кислоты, позволял с оптимальной скоростью охладить сталь и не создавать лишних напряжений и поводки.

В настоящее время используют различные солевые натриевые растворы, селитру и даже пластиковую стружку.

Как закалить сталь в домашних условиях

Решение о том, как калить металл, принимается исходя из нескольких параметров:

• марки стали;
• требуемой твердости;
• режима работы детали;
• габаритов.

Не все способы термообработки доступны любителям. Следует выбирать наиболее простые. Чаще всего в домашних условиях приходится закаливать нержавейку при изготовлении ножей и другого домашнего режущего инструмента.

Температура закалки хромсодержащих сталей 900–1100⁰C. Проверять нагрев следует визуально. Металл должен иметь светло оранжевый – темно желтый цвет, равномерный по всей поверхности.

Окунать тонкую нержавейку можно в горячую воду, поднимая на воздух и вновь опуская. Чем выше содержание углерода, тем больше времени сталь проводит на воздухе. Один цикл длится примерно 5 секунд.

Простые свариваемые стали греют до вишневого цвета и охлаждают в воде. Среднелегированные материалы должны перед окунанием в воду иметь красный цвет. После 10–30 секунд перекладываются в масло, затем укладываются в печь.

При закалке получают максимальную твердость, которую дает сталь при данной технологии. Затем высокотемпературным отпуском понижают ее до требуемой.

Закалка в домашних условиях

Оборудование

Нагрев металла производится различными способами. Нужно только помнить, что температура горения дерева не может обеспечить нагрев металла.

Если требуется улучшить качество 1 детали, достаточно развести костер. Его надо по периметру обложить кирпичами и после укладки заготовки частично закрыть сверху, оставив щели для доступа воздуха. Лучше жечь уголь.

Отдельный участок и небольшую по размерам деталь греют газовой и керосиновой горелкой, постоянно водя пламенем и прогревая со всех сторон.

Изготовление муфельной печи требует много времени и ресурсов. Ее целесообразно строить при постоянном использовании.

Охлаждающая жидкость может находиться в ведре и любой другой емкости, которая обеспечит полное погружение детали с толщиной масла в 5 наибольших сечений детали:

• одна часть под закаливаемым изделием;
• две сверху.

Деталь необходимо медленно двигать в охлаждающей жидкости. В противном случае образуется паровая рубашка.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Наипростейшее подобие муфельной печи делается из огнеупорного кирпича, шамотной глины и асбеста:

1. На оправку навить медную проволоку. Для домашнего напряжения подойдет сечение 0,8 мм. Оставить длинные концы.
2. Расположить спираль внутри кирпичей и зафиксировать глиной, обмазав всю внутреннюю поверхность.
3. Внутри сделать поддон — площадку для расположения заготовок. Для этого нужно смешать глину с асбестом.
4. Теплоизолирующий материал можно расположить и снаружи, уменьшая теплоотдачу стенок.
5. Подключить концы проволоки к проводам с вилкой.
6. Сзади герметично заделать отверстие между кирпичами.
7. Впереди соорудить крышку, которая будет открываться.

Высыхать все материалы должны при комнатной температуре. На это уйдет несколько дней. Затем можно укладывать деталь на изоляционный материал и греть.
Закалка топора в домашних условиях.

Дефекты при закаливании стали

При закаливании стали возникают 2 группы дефектов:

Первые связаны с неравномерной, пятнистой закалкой и несоответствием полученной твердости требованиям в чертеже. Вызваны такие дефекты в основном неправильным охлаждением или некачественно проведенной термообработкой.

К неисправимым относятся сколы, трещины, полное разрушение деталей. Причина чаще всего заключается в некачественном металле.

Закалка значительно изменяет структуру и эксплуатационные качества металла. Делать ее самостоятельно можно на простых деталях. Необходимо точно знать марку стали, температуру ее закалки и охлаждающую среду.

Цвета побежалости металлов

Цвета побежалости – спектр цветов, образующихся на поверхности железных сплавов в результате появления окисной пленки. Они образуются при нагревании поверхностей из металла до определенных температур без участия воды. Цвета побежалости являются дефектом сварного соединения.

Происхождение

В природе цвета побежалости образуются на поверхности многих минералов, включая пирит и халькопирит. Из-за окисления они покрываются тонкой оксидной пленкой, преломляющий солнечный свет. В результате интерференции поверхности металла окрашивается в разные цвета.

Яркость побежалости зависит от толщины оксидной пленки и длины волны. Наиболее яркие цвета побежалости образуются на медных минералах. Также цвет зависит от качественного состава металла. Если в элементе присутствует большое количество ионов металлов, то он окрашивается в синие цвета.

При наличии хромофоров минералы становятся красными.

Также цвета побежалости могут образовывать в естественных условиях на поверхностях старых стекол или монет. Изменение окраса может быть обусловлено длительным контактом этих материалов с землей.

Если на них присутствует жировая пленка, то они окрашиваются в радужный цвет. Побежалость скрывает настоящий цвет металла. Поэтому нельзя определять его истинный окрас на свежем изломе.

Рекомендуется определять цвет при рассмотрении оксидной пленки.

Искусственно цвета побежалости образуются на поверхности металлических заготовок при сварке или закалке. Они появляются при нагревании металлов до критических температур без участия молекул воды или иных жидкостей. Во время нагревания происходит процесс образования оксидной пленки.

Ее толщина составляет несколько молекул и уменьшается по мере нагрева. Это обусловлено явлением диффузии – процессом проникновения мельчайших частиц одного химического элемента в другой. В данном случае происходит взаимодействие атомов металла и кислорода.

На углеродистых сталях пленки из оксидов возникают быстрее, чем на легированных.

Процедура покрытия стали и железа слоем оксидной пленки называется воронением. После проведения этой процедуры повышается коррозийная стойкость изделия. Обработанные детали не покрываются ржавчиной. Процедура воронения позволяет придать изделию окрас, даже если металлическая поверхность по условиям эксплуатации не подлежит покраске.

Во время воронения заготовку протирают минеральным маслом и нагревают на железном листе. После выгорания масляной жидкости на заготовке появляются цвета побежалости. Для нужного окраса необходимо нагреть деталь до соответствующей температуры. Получившийся слой окисла является влагоустойчивым и не подвергается воздействию воздуха.

На скорость образования окисных пленок влияют следующие факторы:

1. Структура поверхности: закаленные детали окисляются с большей скоростью.
2. Загрязненность изделия: поверхности, покрытые маслом, при длительном нагреве обугливаются, что приводит к возникновению сажи. По этой причине образуется неровная и тонкая оксидная пленка.
3. Наличие шероховатостей: если нагревается заготовка с шершавой поверхностью, то оксидная пленка получается плотной. Если перед процедурой термообработки отполировать деталь, то образуется тонкая пленка из оксидов.
4. Оборудование для нагрева: если при термообработке применяются специальные нагревательные печи, способные поддерживать устойчивую температуру, то окисная пленка будет плотной. В бытовых условиях можно также использовать духовые шкафы, газовые горелки или металлургические печи (горны).

Тонкие оксидные пленки поглощают световые волны с меньшей длиной волны, но отражают – с большей. Цвет металлических деталей меняется в зависимости от температуры и плотности оксидной пленки. Чем толще оксидная пленка, тем светлее окраска. Синий или фиолетовый цвет получается, когда из спектра отражаются наиболее длинные волны.

Если пленка из оксидов отражает волны с малой длиной волны, то металлическая поверхность становится желтой. Светлые цвета соответствуют высокой температуре нагрева, светлые – более низкой.

По этой причине многие мастер часто определяют при помощи цветов побежалости степень закалки изделий, стальной стружки и режущих инструментов, применяемых во время проведения токарных работ.

Несмотря на эти факторы, при помощи цветов побежалости нельзя точно определить температуру металла, потому что на величину этого показателя оказывают влияние следующие факторы:

• время нагрева: промежуток времени, в течение которого металлическая деталь нагревается до температуры окружающей среды при отсутствии теплоотдачи.
• наличие различных примесей в составе металла;
• особенности освещения в помещении, где проводилась сварка или закалка заготовок;
• скорость разогревания: изменение температуры изделия в единицу времени при его нагревании.

В современной промышленности контроль температуры производится при помощи специальных приборов – пирометров. Они оснащены специальными датчиками, определяются степень нагрева заготовки при помощи лазера.

Цвета побежалости используются при изготовлении рабочих инструментов, лазерной маркировке и внешней обработке изделий из железа, меди, алюминия и латуни.

Если требуется изготовить инструментарии с высокой плотностью (бритвенные лезвия, предметы для проведения хирургических операций, режущие кромки резцов и грабштихели), то побежалость должна быть яркого цвета: красного, оранжевого или желтого.

До пурпурных и зеленых тонов нагревают инструменты, применяющихся в деревообрабатывающем секторе. Для достижения упругости при изготовлении пил, ножей, вил и пружин необходимо нагреть заготовки до появления синих или черных цветов.

В процессе нагревания металлическая заготовка становится гибкой, что позволяет мастеру придать ей необходимую форму. После данного процесса изделие закаляется при определенных температурах.

Согласно рекомендациям специалистов, оптимальной температурой для закалки металлов является 700–800 °C. В этом случае изделие окрашивается в разные оттенки красного или розового цветов. При превышении этих значений на 300 °C заготовка становится оранжевой или желтой.

При больших температурах происходит перекал, что негативно сказывается на прочности изделия.

Закалка улучшает следующие параметры металлической поверхности:

1. Твердость: этот показатель является номинальным. Он прописан в шкале Роквелла и измеряется в HRC. Твердость определяет степень сопротивляемости металла к механическим повреждениям. На мягких изделиях при длительном соприкосновении с иными поверхностями остаются следы, что ухудшает их режущие свойства. Твердость ножей европейского образца составляет 60 HRC, азиатских – 70 HRC.
2. Упругость: данный параметр определяет степень деформации металла при изгибах и ударах. Если сталь закалена, при изгибе на 10–30° она вернется в исходное положение. При перегреве снижается упругость поверхности, что приводит к поломке инструментов.
3. Износостойкость: данный критерий показывает общую стойкость металла (сопротивление абразивному износу, стойкость к большим нагрузкам). При правильной закалке изделие сможет стабильно функционировать в течение более длительного срока.

После закалки заготовка приобретает высокую твердость. Для восстановления ее прочности необходимо провести процедуру отпуска, представляющую собой повторную термообработку детали.

Металлическое изделие нагревается до более низких температур и охлаждается. Между закалкой и охлаждением также осуществляется полное остывание металлической поверхности при помощи его погружения в раствор соли или в масло.

При выборе отпуска необходимо учитывать следующие особенности:

1. Для изделий, подвергающимся деформациям или ударным нагрузкам, нужно использовать высокотемпературный отпуск: до 700 °C.
2. Для легких клинков используется среднетемпературный отпуск: до 500 °C.
3. Для обеспечения оптимальной твердости применяется низкотемпературный отпуск: до 250 °C. Но в этом случае изделие не сможет выдерживать высокие ударные нагрузки и будет легко деформироваться.

Температура цветов побежалости и каления

Во время отпуска возникают цвета каления. По ним можно определить, до какой температуры нагрелась заготовка. В отличие от побежалости, цвета каления меняются в процессе охлаждения металлической поверхности. Переход между цветами осуществляется в строгой последовательности, но с быстрой скоростью, поэтому мастер должен тщательно контролировать процесс термообработки.

Шкала цветов побежалости стали

Окрас углеродистых деталей при соответствующих температурах указан в следующей шкале цветов побежалости стали:

Температура цветов побежалости для углеродистых сталей

Окрас	Пределы температур, °С
Лимонный	220 – 229
Желтый (цвет соломы)	230 – 245
Золотой	246 – 255
Земляной или коричневый	256 – 264
Алый или красно-оранжевый	265 — 274
Пурпурный	275 – 279
Аметистовый	280 – 289
Небесный	290 – 294
Твиттера	295 – 299
Индиго Крайола	300 – 309
Светло-голубой	310 – 329
Аквамариновый	320 — 339

На заготовках из нержавеющей стали12Х18Н10Т, содержащей 18% хрома, 10% никеля и 1% титана (значения определены в ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости образуются при иных температурах.

Это обусловлено тем, что данный материал коррозийно-стойкий и жаропрочный.

Поэтому при закалке и охлаждении мельчайшие частицы металлов и кислорода взаимодействуют медленнее, что препятствует образования оксидной пленки во время закалки и каления.

В следующей таблице цветов побежалости представлены особенности изменения цвета изделий из нержавеющей стали:

Температура цветов побежалости для нержавеющих сталей

Окрас	Пределы температур,°С
Светло-соломенный	300 – 399
Золотистый	400 – 499
Земляной или коричневый	500 – 599
Красный или пурпурный	600 – 699
Синий или черный	700 – 779

На поверхностях заготовок из нержавеющей стали могут появиться радужные полосы. Они могут появиться при нагревании изделия до температуры кипения (100 °С). Появление радужных следов обусловлено изменениями в кристаллической решетке металла. Радужный окрас на поверхности обрабатываемой заготовки не свидетельствуют о перегреве нержавеющей стали.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Индукционный нагреватель металла. Принцип работы

Технология индукционного нагрева заготовок востребована не только в цехах горячей объёмной штамповки. Компактные индукторы необходимы, в частности, для автосервиса, занимающегося изготовлением и ремонтом стальных деталей из профилированного проката. Приобретать промышленный индуктор дорого. Есть ли альтернатива?

Как работает индукционный нагреватель?

Для реализации процесса индукционного нагрева используется известный физический принцип, когда для деформирования в горячем состоянии заготовку размещают в магнитном поле кольцеобразного индуктора. Питание такой катушки производится электрическим переменным током частоты, резко выше, чем обычная (50 или 60 Гц).

Принцип работы индукционного нагревателя следующий. Создаваемые в электромагнитном поле вихревые токи (у них есть и другое название – токи Фуко) производят нагрев металла.

Непосредственное соприкосновение заготовки и нагревательного элемента не обязательно, важно только, чтобы индуктор равномерно охватывал нагреваемую поверхность металла.

Используя трансформатор, установка подключается к генератору, который обеспечивает требующиеся значения мощности и частоты.

Индукционным нагревом можно обеспечить сравнительно быстрое повышение температуры поверхностных слоёв. В частности, для нагревания прутковой заготовки сечением 35…40 мм и длиной 140….150 мм потребуется около 20…25 с.

Примерные диапазоны соответствия наилучшей частоты тока и поперечного сечения круглого прутка приведены в таблице.

Диаметр, мм	20…40	40…60	60…80	80…100	100…120
Частота, кГц	100…40	40…10	10…4	4…1	1…0,5

Для полосового металла применять индукционный нагрев менее выгодно, чем для круглого прутка, поскольку расстояние между внутренним диаметром катушки и металлом непостоянно.

Обычно применяется частота от 10 кГц, тогда КПД индукционного нагревателя достигает максимума. Частота регулируется в зависимости от:

• требуемой производительности нагрева;
• температуры нагреваемого металла;
• размеров поперечного сечения.

Конструкции промышленных индукторов снабжаются устройствами для автоматической загрузки-выгрузки нагретых заготовок. Это необходимо потому, чтобы интервал между нагревом и пластическим деформированием металла был минимальным.

Время нагрева стальных заготовок невелико: для сечения 20 мм оно составляет всего 10 с, поэтому потери металла в окалину незначительны.

Индукционный нагреватель своими руками

Известен ряд конструкций индукторов, изготовленных из сварочного инвертора, принцип действия которых может быть использован для наведения в металле вихревых токов Фуко.

Изготовление самодельного индуктора заключается в следующем. Вначале потребуется изготовить прочный корпус, в котором будет находиться узел крепления нагреваемой заготовки. Корпус необходимо подвергнуть закалке, чтобы он не деформировался под воздействием возможных ударов.

Ещё лучше, если материал подвергнуть азотированию: в этом случае реализуются два преимущества —  дополнительное увеличение твердости за счет более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит, и улучшение скин-эффекта, когда по внешней стороне заготовки будет протекать более мощный ток.

Прочность оценивается по пробе на искру.

Следующей стадией является изготовление нагревающей катушки. Её делают из индивидуально изолированных проводов: в этом случае потери мощности будут минимальными. Подойдёт и медная трубка – она имеет  большую площадь поверхности, по которой будут наводиться вихревые токи, при этом собственный нагрев индуктора из-за высокой электропроводности меди практически отсутствует.

После подключения катушки к системе водяного охлаждения и проверки системы прокачки индуктор готов к работе.

Рабочая схема

В состав нагревателя входят следующие составляющие:

1. Инверторный блок, рассчитанный на напряжение 220…240 В, при токе не менее 10 А.
2. Трёхпроводная кабельная линия (один провод – заземляющий) с нормально разомкнутым переключателем.
3. Система водяного охлаждения (крайне желательно использовать очистные фильтры для воды).
4. Набор катушек, отличающихся внутренними диаметрами и длиной (при ограниченных объёмах работ можно обойтись и одной катушкой).
5. Нагревающий блок (можно применить модуль на силовых транзисторах, которые выпускаются китайскими фирмами Infineon или  IGBT).
6. Демпферная цепь с несколькими конденсаторами Semikron.

Генератор высокочастотных колебаний принимается тот же, что и у базового инвертора. Важно, чтобы его эксплуатационные характеристики полностью соответствовали тем, которые указаны в предыдущих разделах.

После сборки блок заземляется, и с помощью соединительных кабелей нагревательная индукционная катушка присоединяется к блоку питания инвертора.

Примерные эксплуатационные возможности самодельного индукционного нагревателя металла:

• Наибольшая температура нагрева, °С – 800.
• Минимальная мощность инвертора – 2 кВА.
• Продолжительность включения ПВ, не менее – 80.
• Рабочая частота, кГц (регулируемая) — 1,0…5,0.
• Внутренний диаметр катушки, мм – 50.

Следует отметить, что такой индуктор потребует специально подготовленного рабочего места – бака для отработанной воды, насоса, надёжного заземления.

Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Виу-виу-виу! Внимание!

Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

Нагревание Q = cm(tконечная – tначальная) Охлаждение Q = cm(tначальная – tконечная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Виды теплопередачи

Теплопередача — процесс передачи теплоты (обмена энергией).

Здесь все совсем несложно, видов всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Если мы греемся у камина, то получаем тепло конвекцией или излучением?🤔

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

Нагревание Q = cm(tконечная – tначальная) Охлаждение Q = cm(tначальная – tконечная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как

удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества c= Q/m(tконечная – tначальная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества c= C/m c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] C — теплоемкость вещества [Дж/˚C] m — масса [кг]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела Q = C(tконечная – tначальная) Q — количество теплоты [Дж] c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C] m — масса [кг] tконечная — конечная температура [˚C] tначальная — начальная температура [˚C]

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Учёба без слёз (бесплатный гайд для родителей)

Пошаговый гайд от Екатерины Мурашовой о том, как перестать делать уроки за ребёнка и выстроить здоровые отношения с учёбой.

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Газы	C, Дж/(кг·К)
Азот N2	1051
Аммиак Nh4	2244
Аргон Ar	523
Ацетилен C2h3	1683
Водород h3	14270
Воздух	1005
Гелий He	5296
Кислород O2	913
Криптон Kr	251
Ксенон Xe	159
Метан Ch5	2483
Неон Ne	1038
Оксид азота N2O	913
Оксид азота NO	976
Оксид серы SO2	625
Оксид углерода CO	1043
Пропан C3H8	1863
Сероводород h3S	1026
Углекислый газ CO2	837
Хлор Cl	520
Этан C2H6	1729
Этилен C2h5	1528

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Жидкости	Cp, Дж/(кг·К)
Азотная кислота (100%-ная) Nh4	1720
Бензин	2090
Вода	4182
Вода морская	3936
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)	3300
Глицерин	2430
Керосин	2085…2220
Масло подсолнечное рафинированное	1775
Молоко	3906
Нефть	2100
Парафин жидкий (при 50С)	3000
Серная кислота (100%-ная) h3SO4	1380
Скипидар	1800
Спирт метиловый (метанол)	2470
Спирт этиловый (этанол)	2470
Топливо дизельное (солярка)	2010

Задача

Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?

Решение:

Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:

c= Q/m(t_{конечная} – t_{начальная})

Подставим значения из условия задачи:

c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C

Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.

Металлы и сплавы	C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al	897
Бронза алюминиевая	420
Бронза оловянистая	380
Вольфрам W	134
Дюралюминий	880
Железо Fe	452
Золото Au	129
Константан	410
Латунь	378
Манганин	420
Медь Cu	383
Никель Ni	443
Нихром	460
Олово Sn	228
Платина Pt	133
Ртуть Hg	139
Свинец Pb	128
Серебро Ag	235
Сталь стержневая арматурная	482
Сталь углеродистая	468
Сталь хромистая	460
Титан Ti	520
Уран U	116
Цинк Zn	385
Чугун белый	540
Чугун серый	470

Ответ: латунь

КАСТРЮЛИ ХОРОШИЕ И РАЗНЫЕ | Наука и жизнь

Физик по образованию, журналист по профессии, Наталья Павловна Коноплева написала немало статей и книг о бытовой технике и о домоводстве (две последние ее книги называются “Маленькие хитрости находчивой хозяйки” и “Домашнее хозяйство”). На страницах “Науки и жизни” выступает впервые.

Посуда из нержавеющей стали.

Эмалированные кастрюли и ковшики.

Корпус этой посуды – из алюминия. Стенки снаружи покрыты нержавеющим защитным слоем, а изнутри – антипригарным.

Сковороды с тефлоновым покрытием.

В скороварке можно сварить мясо или овощи гораздо быстрее, чем обычно. Давление внутри кастрюли регулируется благодаря специальному клапану.

‹

›

Открыть в полном размере

“Хорошая кастрюля – хороший обед”, – говорит французская пословица. И здесь нечего возразить. Кстати, в кастрюльном деле еще далеко не все изобретено. В последнее время появилось немало интересных новинок. Пройдемся с ревизией по нашему кухонному арсеналу.

АЛЮМИНИЕВЫЕ КАСТРЮЛИ сравнительно недавно были самыми распространенными. Они относительно дешевы, легки и долговечны. Алюминий – хороший проводник тепла, поэтому вода закипает в такой кастрюле быстрее, чем, скажем, в эмалированной. Но посуда со слишком тонкими стенками легко деформируется, поэтому из алюминиевых кастрюль предпочтительнее толстостен ные.

В алюминиевой посуде можно кипятить молоко, не опасаясь, что оно пригорит. Правда, горячее молоко нужно сразу же перелить в чистую простерилизованную стеклянную или керамическую емкость. Еще алюминиевые кастрюли хороши для кипячения воды, для варки картофеля и овощей (не кислых!), для приготовления каш.

Теперь о недостатках. Алюминий небезобиден. Это нежный металл, он легко соскребается со стенок посуды. (Мы съели уже немало алюминиевой стружки. И говорят, из-за нее возникают очень неприятные болезни…) Пища ко дну алюминиевой посуды легко пригорает, а отмывается с трудом: нельзя скрести алюминий металлической мочалкой или щеткой, тем более наждаком, как любят некоторые помешанные на блеске хозяйки.

Алюминий не любит контакта с кислотами и щелочами. Но щи, кисель или мясо в кисло-сладком соусе как раз и есть такие реактивы, а молоко имеет щелочную реакцию. В результате в наши блюда со стенок кастрюль переходят соединения, не предусмотренные кулинарными рецептами.

Яйца, молочные продукты, рассолы, содержащие серу, кальций, оставляют на алюминиевой посуде некрасивые темные следы. Даже если вы готовы примириться с темными пятнами на внутренних стенках кастрюль, не храните приготовленную еду в алюминиевой посуде. Не годится она и для варки диетических блюд, детского питания.

Все вышесказанное относится и к алюминиевым сковородам. На них можно жарить картофель, тушить или пассеровать овощи, но перемешивать продукты вилкой или ножом не стоит, опять же из-за чрезмерной нежности металла.

ЭМАЛИРОВАННАЯ ПОСУДА долгое время составляла альтернативу алюминию. Ее делают из чугуна или железа и покрывают в 2-3 слоя стекловидной эмалью – инертным веществом, защищающим металл от коррозии. Такое сочетание стало возможным благодаря одинаковым коэффициентам теплового расширения металла и эмали. Чего нельзя сказать о механических свойствах – они разные.

В эмалированной посуде еда пригорает еще больше, чем в алюминиевой. Попробуйте, например, вскипятить в ней молоко. Если не перемешивать его безостановочно, оно обязательно приобретет противный горелый привкус. Вы добьетесь лучшего результата, предварительно ополоснув посуду холодной водой.

Многие хозяйки, продегустировав борщ, ударяют ложкой о край кастрюли, чтобы стряхнуть остатки. Эмаль из-за этого неминуемо начинает откалываться: сначала около ручек, где механические напряжения неоднородны, затем у бортиков. Сколы могут образоваться и на дне, если вам придет в голову стучать по нему или если вы уроните кастрюлю. В такой посуде готовить еду нельзя, даже воду не стоит кипятить – можно отравиться соединениями металлов. Правда, чем толще и массивнее посуда, тем лучше она сопротивляет ся ударам.

Но пока ваша кастрюля новая и радует глаз блеском и нарядным орнаментом, без нее не обойтись при варке щей, борщей, приготовлении овощных рагу, мясных и грибных супов. И ни в какой другой посуде не получатся такие кисели и компоты, как в эмалированной.

Только вот сверкающая белизна и блеск эмали мешают хорошему поглощению тепла от конфорки. Поэтому предпочтительнее темная эмаль или чтобы у посуды было специально зачернено дно. Если у вашей старой кастрюли, лишенной этих новшеств, закоптилось дно – ну и прекрасно, не старайтесь его отдраить: нагреваться на огне она будет несколько быстрее.

ЧУГУННАЯ ПОСУДА нагревается довольно медленно, у чугуна сравнительно низкая для металла теплопроводность, но зато тепло распределяется равномерно и долго сохраняется. Чугунки и гусятницы хороши для блюд, которые требуют длительного приготовления, например тушеного мяса, птицы или плова. Чтобы к поверхности чугуна пригорела пища, надо хорошо постараться.

Такая посуда не деформируется, не тускнеет, не боится царапин, долго служит. К недостаткам же чугуна относится его склонность ржаветь от воды, поэтому чугунную посуду после мытья нужно быстро высушить. А еще чугун тяжел, порист и при падении может расколоться.

Приготовленные блюда оставлять в чугунной посуде не стоит. Например, гречневая каша от чугуна чернеет. Этих недостатков лишен чугун, покрытый эмалью.

ОГНЕУПОРНАЯ КЕРАМИКА стоит в ряду изысканной кухонной утвари, приготовленная в ней еда приобретает особый вкус. Причем этот тонкий вкус сохраняется в такой посуде гораздо дольше, чем в любой другой. Правда, огнеупорная керамика плохо проводит тепло по сравнению с металлами, к тому же она хрупкая, бьющаяся. Зато сравнительно дешева.

Очень красива и элегантна посуда из огнеупорного фарфора или стеклокерамики. Она прочна и незаменима для микроволновых печей. Годится и для обычных духовок, электрических и газовых. Но дорога! Такую посуду можно ставить на стол сразу из духовки без риска нарушить гармонию сервировки.

ОГНЕУПОРНОЕ СТЕКЛО – последний крик кастрюльной моды. Впрочем, изготавливают из него и чайники и кофейники. Это красиво, но дороговато. Огнеупорное стекло совершенно инертно и не вступает в контакт ни с какой пищей, хорошо поглощает тепло, легко моется и не поддается образованию накипи.

Благодаря низкой теплопроводности в посуде из огнеупорного стекла долго сохраняется накопленная теплота, а значит, пища остывает медленнее.

Кастрюли из огнеупорного стекла и фарфора требуют несколько иного обращения, чем привычная нам кухонная утварь. Их можно ставить на любой нагревательный прибор вплоть до керосинки, но при этом обязательно нужно подкладывать под дно металлическую сетку-рассекатель для пламени. Поскольку стекло намного хуже металла проводит тепло, неравномерное прогревание дна вызывает неравномерное тепловое расширение, и посуда может растрескаться. Металлическая сетка-рассекатель помогает равномернее распределять тепло.

По этой же причине нельзя ставить на обычные круглые конфорки овальную или прямоугольную жаростойкую стеклянную посуду – она может лопнуть. Такая форма посуды предназначена для микроволновых печей и духовок, где идет равномерное прогревание по всему объему.

Густые блюда в посуде из огнеупорного стекла и фарфора готовят только на медленном огне при постоянном перемешивании. Если вы зазеваетесь и вся жидкость выкипит – дорогостоящая кастрюля может лопнуть. Нельзя ставить такую посуду на огонь без добавления жидкости или большого количества жира. Приготовить яичницу вам, скорее всего, не удастся. Я уже пробовала – увы!

И наконец, если вы снятую с плиты горячую посуду поставите на стол, не заметив лужицу воды, то, скорее всего, потеряете и посуду, и ее содержимое. Все по той же причине: низкая теплопроводность стекла не успевает компенсировать перепад температур из-за соприкосновения с холодной водой.

И все же, несмотря на длинный перечень недостатков, кухонной посуде из огнеупорной керамики, стекла и фарфора принадлежит будущее благодаря высокой гигиеничности и экологичности.

ПОСУДА С ТЕФЛОНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ. У этой самой популярной на сегодня посуды интересная предыстория. Незадолго до Второй мировой войны в лабораториях американской компании “Дюпон” был создан фторсодержащий полимер тефлон, исключительно стойкий к кислотам и щелочам, высоким температурам и к тому же удивительно скользкий. Пытались применить его в разных ролях, вплоть до изготовления искусственных суставов. Но настоящую известность тефлон приобрел, когда попробовали делать из него антипригарные покрытия для сковород: к скользкому тефлону почти невозможно что-либо прилепить, даже если очень захотеть. Кухонную утварь с тефлоновым покрытием начали производить с 50-х годов. Очень скоро она завоевала весь мир. Каких-либо вредных последствий от нее до сих пор не обнаружено.

Теперь по лицензии фирмы TEFAL тефлоновую посуду выпускают и у нас в Петербурге и Москве – не отличить от заграничной (и стоит почти столько же). Что до зарубежных моделей, то глаза разбегаются от изобилия вариантов. Какую же выбрать?

Посуда с тефлоновым покрытием бывает алюминиевая либо стальная, эмалированная снаружи. Стальная, конечно, лучше, но дороже. Но и алюминий не обнаруживает здесь нежелательных вышеописанных свойств, поскольку покрыт прочным инертным слоем тефлона. Внутреннее тефлоновое покрытие может быть гладким или ячеистым, наподобие пчелиных сот. Ячейки увеличивают поверхность нагрева и делают его более равномерным. Обратите на это внимание.

При покупке убедитесь, что снаружи дно совершенно плоское (приложите к нему линейку). Это обстоятельство особенно важно для электрических плит, где конфорки с помощью специальной технологии делают идеально плоскими. Небольшой прогиб дна посуды обернется заметной суммой за перерасход энергии. Не говоря уже о том, что в такой посуде блюда будут готовиться дольше.

Учтите: тонкая сковорода может покоробиться, если после разогрева плеснуть на нее холодной водой или просто вылить сразу несколько яиц из холодильника. Вывод – не гонитесь за дешевизной.

Еще раз посмотрите на дно снаружи. Если оно сплошь покрыто крохотными концентрическими канавками наподобие старой грампластинки – посуда идеальна для газовой плиты. Канавки увеличивают площадь нагрева, огня нужно меньше, а блюда готовятся быстрее. Только зря канавки серебристые. Из-за этого часть тепла отражается без пользы, а сами канавки быстро теряют блеск, их трудно отчищать от копоти. Спросили бы физиков, они бы посоветовали довести сходство с грампластинкой до конца: сделать дно черным. Так что кастрюльным технологам еще есть работа.

Новую тефлоновую посуду надо вымыть теплой водой с мылом, ополоснуть и смазать маслом. Без масла жарить на тефлоне можно, но не нужно. И блюда получаются скучнее, и сковорода не так долго прослужит, как могла бы. Другое дело, что масла нужно в несколько раз меньше. Что касается долговечности такой посуды, то она сравнительно невелика. Срок полноценной службы для тонких дешевых сковород – 3-4 года, а для сковород с ячеистым покрытием – 5-6 лет. Самые долговечные – до 10 лет – кастрюли и сковороды с утолщенным шершавым покрытием, напоминающим мокрый песок на пляже.

В рекламе говорится, что в тефлоновой посуде блюда получаются вкуснее. Это пусть каждый проверит сам. Но что они выглядят красивее, румянее, аппетитнее – факт. В тефлоновой кастрюле лучше, чем в алюминиевой или эмалированной, варить борщи, кисели, тушить овощи, кипятить молоко. Ваша еда будет экологически чистой.

Учтите только, что перемешивать или переворачивать пищу полагается деревянной либо тефлоновой же лопаточкой.

ПОСУДА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ. Столько хорошего сказано о тефлоновой посуде, что непонятно, зачем есть в продаже другая. А это, чтобы вы могли сравнивать и выбирать. Посуда из нержавеющей стали блестящая, это не только красиво, но и функционально. Ее блеск имеет глубокий физический смысл: блестящие поверхности остывают намного медленнее, чем матовые, и пища дольше остается горячей. Хорошая посуда из нержавеющей стали дороже тефлоновой, а та, что со “слоеным” дном – существенно дороже. Ее толстое дно состоит снаружи из нескольких слоев разных металлов: алюминия, меди или бронзы, которые имеют высокую теплопроводность. В результате тепло распределяется равномерно, блюда не подгорают, готовятся быстро.

Ручки некоторых кастрюль не нагреваются благодаря оригинальным вкладышам.

Посуда легко моется и всегда выглядит как новая (нужно только время от времени смазывать внутреннюю поверхность маслом). Кроме того, она гораздо долговечнее тефлоновой.

Чего не любит “нержавейка”? Чтобы в ней долго находился крепкий рассол: появятся пятна, которые, впрочем, все же можно отчистить.

Не допускайте перегрева посуды. Это может привести к потере ее свойств и к появлению на стенках сине-желто-зеленых разводов.

Не применяйте щелочных моющих средств на внешней стороне посуды, так как они уничтожают блеск, не используйте для чистки абразивные материалы.

При появлении белых пятен на внутренней поверхности посуды удалите их губкой, смоченной в уксусе или лимонном соке.

Если пища подгорела и на дне кастрюли образовалась корка, залейте в посуду воду с моющим средством и подогрейте. Этим вы расширите мельчайшие поры и легко сможете удалить оставшееся загрязнение жесткой губкой или щеткой.

Хорошая посуда из нержавеющей стали стоит дорого, но она того стоит. Сейчас в продаже появилась более дешевая отечественная “нержавейка” с конверсионных предприятий. Важно при покупке проверить, чтобы дно и стенки посуды были достаточно толстыми, а крышка хорошо прилегала.

***

Напоследок обсудим, сколько и каких кастрюль и сковород необходимо для семейного очага. Что число кастрюль зависит от величины семьи – это заблуждение. Чем больше семья, тем больше должны быть кастрюли, но число их зависит только от количества блюд. Вот примерный расклад, из которого вам надо выбрать четыре-пять кастрюль: одна литровая, две двухлитровые, две трехлитровые, одна пятилитровая. Максимум сковород – три: одна большая, две поменьше. И если уж покупать – то лучше комплектом. Дешевле выйдет. Хотя бы за счет того, что крышек понадобится меньше, чем посуды: одна и для кастрюли, и для сковороды. Тем более, что крышки сейчас продаются отдельно: из прозрачного жаростойкого стекла, с регулируемым выпускным клапаном для пара.

Вот ведь, такой пустяк кастрюля, а сколько можно о ней рассказать. И сколько еще не рассказано…

***

ЛЕНИВАЯ ПИЦЦА

Раскрошите белый хлеб, добавьте яйцо, молоко и перемешайте. Выложите массу на дно посуды с антипригарным покрытием. Сверху уложите слоями все, что найдете в доме: кусочки ветчины или колбасы, грибы, нарезанный кольцами лук, кружочки соленого огурца, ломтики помидоров или томатную пасту и т. д. Закройте крышкой и поставьте на плиту на средний нагрев. Через 10-15 минут добавьте тертый сыр и зелень. Позовите за стол домашних и гостей.

РЕЦЕПТ ОВОЩНОГО РАГУ

Промытые нашинкованные овощи сложите в холодную кастрюлю и поставьте на средний нагрев на 4-5 минут. (Учтите, чем мельче нарезаны овощи, тем больше образуется пара под крышкой. При готовке целых или крупно нарезанных овощей рекомендуется добавить 3-4 столовые ложки воды, иначе овощи могут немного подгореть. ) Нужна такая температура, когда вы можете прикасаться к крышке, не обжигая пальцев. Теперь снимите блюдо с огня и, не открывая крышку, оставьте еще на 20-30 минут. Благодаря высокой теплоемкости массивного дна и стенок посуды приготовление будет продолжаться при заданной температуре без риска подгореть. Главное – не поднимать крышку, чтобы не выпустить тепло, влагу и полезные вещества. В награду вы получите дивный аромат блюда, естественную окраску овощей и натуральный вкус. Солить не обязательно, поскольку все минеральные соли, а также витамины и микроэлементы сохраняются.

А вот как ЖАРИТЬ БЕЗ МАСЛА МЯСО ИЛИ РЫБУ. Сухую сковороду разогрейте на среднем огне. Через 3-4 минуты капните воды: если капля катается по дну и медленно испаряется, нагрев достаточен. Если же вода тут же с шипением испаряется, дайте посуде немного остыть. Тонкие ломтики мяса или рыбы выложите на сковороду. Они тут же прилипнут ко дну посуды; не пугайтесь и не отковыривайте их ножом. Через 2-3 минуты ломтики сами отделятся от дна. Когда они подрумянятся, переверните их и обжарьте со всех сторон. Теперь накройте сковороду крышкой и через 2-3 минуты выключите плиту. Дальше блюдо дойдет до готовности самостоятельно. Вы и не вспомните, что не посолили мясо, а вкус его будет нежным и натуральным. Рыбу можно слегка подсолить уже на тарелке.

Приведенные здесь рецепты итальянского актера Уго Тоньяцци для наборов посуды а-ля “Цептер” я испытала в отечественной “нержавейке”. Все отлично получилось.

Титан не холодный, теплопроводность у титана низкая

Если делать из титана, то какое-то время хочется его потрогать.

Зимой, когда холодно, когда прикасаешься к холодному металлу на подбородке… “Круто холодно!” Он будет терпеть до прикосновения. В регионах с низкими температурами есть вещи, которые замерзают и прилипают к рукам, если не соблюдать осторожность.

Но, когда это титан, это не слишком холодно (немного холодно). Это связано с малой теплопроводностью титана.

Титан плохо передает тепло рук = Тепло не сильно отнимается у рук.
Теплопроводность чистого титана составляет 17 (Вт/мК), примерно 1/4 железа и примерно 1/23 меди. И титан легко нагревается и легко охлаждается.

Немного странно, что легко греется и легко греется при плохой теплопроводности. Но то и это физически совсем другая проблема.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы массы материала на 1 градус, называется «удельной теплоемкостью», но удельная теплоемкость титана не сильно отличается от удельной теплоемкости железа или нержавеющей стали. Однако, поскольку титан имеет малый удельный вес, если мы посмотрим на количество теплоты (= «теплоемкость»), необходимое для нагрева один раз в единице объема, то оно составляет около 6 (около 6) одинакового размера (= объема) железа и нержавеющей стали Вы можете поднять его на ту же температуру с теплотворной способностью тепла.

Другими словами, при поджигании одного размера титан нагревается примерно на 60% быстрее, чем железо и нержавеющая сталь. Кроме того, если вы используете прочный титан, вы можете сделать его тоньше, чем железо или нержавеющая сталь, вы можете быстрее поднять температуру за счет меньшей массы. Это характерно для титановых горшков и т. д.

Идеально подходит для чего-то, что нагревается одним прикосновением и исчезает одним махом. Однако в местах с огнем и без него из-за низкой теплопроводности будут возникать перепады температуры. Если будешь не сладко готовить, то обожжешься, и тут можно не заморачиваться, так что будь осторожен.

Кроме того, хотя это и необязательно, титановый горшок не нагревается. Это интересно. Титановые чашки легко пить, потому что горячие губы, прикрепленные к чашке, не горячие, даже если вы нальете горячий кофе. Кроме того, поскольку он не тает, в отличие от других металлических чашек, у него нет странного вкуса.

Сделать кружку из титана?
Теплые вещи трудно охладить,
холодные вещи трудно согреть.
У меня нет странного вкуса.
Очищайте в любое время, пока он подвергается воздействию солнечного света.
Также можно ожидать антибактериального эффекта.

Согласно одной из теорий, горечь и вяжущие компоненты разлагаются под действием фотокаталитического действия оксидной пленки на поверхности титановой чашки, и сладость вина и тому подобного, по-видимому, увеличивается. Я не пробовал, так что не знаю, но это история с мечтой. Кроме того, в качестве примера можно привести доску для сноуплейта с низкой теплопроводностью и низкой теплоемкостью титана.

Титановая панель в виде снежных цветов была установлена ​​на «Звездном водопаде Сато Охаси» на трассе 452 города Ашибэцу на Хоккайдо. Когда снегопад башни, поддерживающей мост, падает сразу, это опасно для машин и пешеходов и стоит этого не допустить. Давайте бросим его до того, как соберется снег и он не станет большим комом.

Для того, чтобы снег скользил по металлической пластине, требуется небольшое количество воды между снегом и металлической пластиной (жидкая смазка). Я вообще без воды не скользю. Это тот же принцип, что и при катании на коньках, чтобы хорошо скользить, если есть небольшое количество воды.

Хотя я какое-то время схожу с рельсов, катание на коньках часто соскальзывает, когда человек в скейтерских туфлях выходит на лед, давление на лед оказывает вес. Когда на лед оказывается давление, температура плавления снижается только там, где оно приложено (температура не снижается). Тогда лишь небольшая часть льда тает и превращается в воду, по которой скользит лезвие.

Поэтому, чтобы хорошо скользить по снегу, необходимо использовать материал, который может хорошо смазывать жидкостью. для этого

① Температура имеет тенденцию к повышению из-за солнечного света = теплоемкость мала
② Вода, которая является источником жидкой смазки начавшего скользить снега, не поглощается сноубордом, теплопроводность плохая
③ Гладкая поверхность навсегда = коррозионная стойкость хорошая

Необходимо выполнить такое условие, как.
Кроме того, вода, которая становится источником таяния снега, вызвана повышением температуры из-за солнечного тепла и таянием снега из-за тепла трения, вызванного скольжением. Итак, суперматериал, сочетающий в себе эти характеристики – титан! На деревенском мосту, падающем со звезды, кажется, что с момента установки были приняты хорошие меры по предотвращению снегопада.

Кроме того, отсутствие прикосновения к осязанию также является большим преимуществом для ювелирных изделий, оборудования для мощения и вспомогательных устройств. Я думаю, что было бы замечательно, если бы она помогла сделать жизнь чуточку ярче, помогла бы инвалидам и тем, кто им помогает.

От оборудования для укладки, устойчивого к износу, до оборудования для укладки, которое легко носить в любое время года. Такую возможность и скрывает титан.

Справки по телефону/факсу

С вопросами по телефону/факсу обращайтесь по следующему номеру.

Номер телефона: 0480-22-3301

Номер факса: 0480-22-8818

Наука о кулинарии из чугуна – Вопросы кулинарии

отправил Дэйв Арнольд

5 90 публикация, но они сказали, что тон был слишком сухим, и убрали его. Они сказали, что хотят чего-то большего, похожего на блог. Вот это на блог.

Тяжелый металл

Чугун Введение:

Хотя чугунная посуда была доступна на протяжении столетий, появление промышленного фабричного производства в середине 1800-х годов позволило чугуну стать широко доступным. Чугунная сковорода быстро стала иконой американской кулинарии. Чугун можно дешево производить с минимальными инструментами в самых разных формах — вафельницах, формах для маффинов в форме кукурузы, голландских печах (по-голландски означает «подделка», а не «из Голландии») и сковородах из каждый размер. Хотя многие из этих производственных преимуществ с тех пор были вытеснены, характерные свойства чугуна делают его превосходным выбором кухонной посуды на современной кухне. Кукурузный хлеб, приготовленный классическим способом в предварительно разогретой чугунной сковороде, подчеркивает преимущества чугуна при приготовлении пищи: его температурная способность обеспечивает хорошую корочку, а его терморегулирующая способность обеспечивает равномерный, постоянный нагрев, выравнивая температуру. Варианты вашей духовки. Наука о чугуне показывает, как работают эти преимущества. 9№ 0005

Чугунная сковорода Материал:

Распространенное мнение о том, что чугунная посуда обеспечивает равномерный нагрев, вводит в заблуждение. На чугунной сковороде, поставленной на газовую горелку, в местах соприкосновения пламени с сковородой образуются отчетливые горячие точки. Если вы нагреете центр чугунной сковороды, вы обнаружите, что тепло медленно распространяется к краю сковороды со значительным температурным градиентом между центром и краем. Сковорода будет нагреваться очень неравномерно, потому что чугун является относительно плохим проводником тепла по сравнению с такими материалами, как алюминий и медь. Алюминиевая сковорода будет нагреваться более равномерно, потому что тепло быстро распространяется по алюминию. Из-за плохой теплопроводности малогабаритные горелки несовместимы с чугунной варкой. Края большой чугунной сковороды никогда не нагреются на крошечной конфорке. На горелках подходящего размера вы можете свести к минимуму горячие точки, нагревая медленно, но лучший способ равномерно нагреть чугун — это печь.

Посыпая сковородки мукой, мы можем проверить режим их нагрева. Просто посыпать мукой и подогреть. Это разновидность техники, которую использует Гарольд МакГи. Он кладет бумагу на дно кастрюли, покрывает бумагу бобами, включает нагрев и делает постоянную печать схемы нагрева сковороды. Чугунная сковорода, посыпанная мукой, нагревается на мощной горелке. Обратите внимание на интенсивность горячей точки и неравномерность подрумянивания. All-Clad, в основном алюминиевый, имеет гораздо более равномерный нагрев на той же конфорке. Чугунная сковорода также показывает некоторую серьезную неравномерность на нашей индукционной конфорке. алюминий ровнее чугуна, но все равно не здорово. Элемент индукционной горелки слишком мал. Даже хороший проводник не может компенсировать слишком маленькую горелку.

Чугун обладает большей теплоемкостью, чем медь, поэтому для нагрева фунта чугуна до заданной температуры требуется больше энергии, чем фунта меди. В каждом фунте чугуна хранится больше энергии. Алюминий имеет более высокую теплоемкость, чем железо (он хранит больше тепла на фунт), но гораздо менее плотный, чем железо. Таким образом, для данного объема чугун хранит больше тепла, чем алюминий. Поскольку чугунные сковороды обычно весят намного больше и толще, чем сковороды того же размера из другого материала, они, как правило, накапливают больше энергии при нагревании. Такое сочетание высокой теплоемкости и веса означает, что чугун долго нагревается. Однако в горячем состоянии чугунная сковорода обычно содержит больше тепловой энергии, чем другие сковороды той же температуры, что является значительным преимуществом при приготовлении пищи. Чугун обладает непревзойденной обжигающей силой, потому что он обладает большим количеством доступной тепловой энергии, и, в отличие от почти любого другого типа сковороды, чугунные сковороды не деформируются, если оставить их сухими на горелке для нагрева. Толстый и тяжелый чугун останется плоским и верным.

Чугун медленно нагревается, поэтому он также медленно остывает. Это хороший регулятор. Он сохраняет свою температуру дольше, чем другие материалы, и не вызывает скачков температуры. Такое поведение может сбить с толку непосвященных. Готовка на чугуне больше похожа на вождение лодки, чем автомобиля: сковорода не мгновенно реагирует на изменение подаваемого тепла.

Чугун – антипригарное покрытие OG Материал:

Чугун естественно не прилипает, если его правильно выдержать. Новый чугун совсем не антипригарный, и он может легко заржаветь. Приправа — втирание масла или жира в чугун и последующее его нагревание — устраняет обе проблемы. Лучше всего работают ненасыщенные жиры (ненасыщенные означают, что некоторые атомы углерода в цепях жирных кислот содержат реактивные двойные связи). Американские повара девятнадцатого века обычно использовали сало, потому что оно было легкодоступным и достаточно ненасыщенным, чтобы хорошо полимеризоваться, но подойдет почти любое масло. Когда ненасыщенный жир нагревается до высоких температур, особенно в присутствии хорошего катализатора, такого как железо, он расщепляется и окисляется, после чего полимеризуется — объединяется в более крупные мегамолекулы, как это делают пластмассы, — и смешивается. с частицами углерода и другими примесями. Эта прочная непроницаемая поверхность прилипает к порам и щелям в чугуне по мере его формирования. Поверхность антипригарная, потому что она гидрофобна — она ненавидит воду. Водорастворимые белки заставляют пищу прилипать к сковороде; гидрофобная поверхность предотвращает прилипание. Частицы углерода в приправе также могут выступать в качестве дополнительного разделительного агента.

Чугун — не единственная посуда с антипригарным покрытием на основе пригоревшего масла. Это корейский долсот – горячая каменная чаша. Я обычно нагреваю эту штуку до 615 F. Я люблю долсоты. У меня их 8. Я ничего не говорил о них в этом посте, но не удержался и не вставил картинку. Возможно сделаю пост.

Не существует быстрого способа полностью приправить чугунную сковороду; поверхность чугуна становится более гладкой и черной, чем больше он используется. Хотя большая часть чугуна сегодня продается «предварительно приправленной», эта поверхностная приправа защищает от ржавчины, но не от прилипания. Хорошая антипригарная поверхность образуется со временем, по мере использования. Масляный полимер на хорошо использованном куске чугуна состоит из множества тонких слоев, отложившихся с течением времени. Толстые слои могут отслаиваться большими кусками. Тонкие слои останутся прилипшими к противню и будут отслаиваться под микроскопом. Настоящая выдержанная поверхность будет формироваться должным образом только при температурах, значительно превышающих температуру 350-375 градусов по Фаренгейту, которую некоторые производители рекомендуют для выдержки чугуна. Низкие температуры не полностью полимеризуют и разрушают масло и оставляют коричневую, несколько липкую сковороду вместо черной, антипригарной. 400-500 градусов по Фаренгейту – эффективный диапазон для приправы.

Хорошая приправа — хорошая защита. Обе эти кастрюли получили одинаковое количество оскорблений и пренебрежения. Тот, что слева, был недавно выдержан, тому, что справа, 50 лет.

Ранний чугун продавался либо полированным, либо неполированным. Полированный чугун не полируется так, как серебро, у него просто поверхность отшлифована или обработана, чтобы сделать ее более гладкой. Процесс полировки раскрывает больше внутренней пористой структуры железа, и благодаря этим порам приправа лучше прилипает к сковороде. Полированный чугун становится гладким, как стекло, если его правильно выдержать. Большая часть современного чугуна не полируется, а это означает, что его поверхность имеет галечный вид из-за зерна формы, в которой он был отлит. В конце концов, через годы выдержки неполированный чугун может стать чрезвычайно гладким, но никогда не таким гладким, как полированный чугун. Новые, неполированные кастрюли можно отшлифовать грубой наждачной бумагой до приблизительной полировки.

Бугристая, неполированная поверхность слева теперь является стандартной для чугуна, более старые кастрюли также были полированными, как и та, что справа — гораздо лучшая поверхность.

Уход за чугуном:

Многие повара излишне беспокоятся об уходе за своей чугунной посудой. Приправа на хорошем куске чугуна очень прочная. Современное мыло не навредит выдержанному чугуну. Старые чистящие средства на основе щелочи повредят выдержанный чугун, потому что щелочь растворяет масляный полимер. Выдержанный чугун также может выдерживать мягкую чистку неметаллическими абразивами. Не рекомендуется интенсивное мытье новых, слабо выдержанных сковородок.

Иногда поверхность чугунной сковороды может быть повреждена из-за неправильного обращения или небрежного обращения. В этом случае сковороду необходимо разобрать до металла и заново приправить. Лучший способ удалить старую или плохую приправу — это использовать камин или цикл самоочистки вашей духовки, чтобы превратить слой приправы в пепел. Это происходит при температуре около 800 градусов по Фаренгейту.

Еще один хороший способ ухода за чугуном — использование металлических кухонных принадлежностей. Аккуратное царапание металлом дна кастрюли во время приготовления помогает выровнять поверхность приправы и сделать ее более прочной, а не менее.

Чугунное питание:

Исследования показывают, что приготовление пищи в чугуне может привести к попаданию железа в пищу. Продукты с высоким содержанием влаги, очень кислые или приготовленные в течение длительного времени выщелачиваются больше всего. Для многих людей дополнительное железо полезно, но для незначительного меньшинства людей, чувствительных к железу, оно может быть вредным. Наиболее цитируемое исследование о влиянии чугунной посуды на уровень железа — это исследование, опубликованное в июле 1986 года в Журнале Американской ассоциации диетологов. Сковорода, использованная в этом исследовании, была приправлена ​​ежедневным использованием только за пару недель до исследования. Как показало исследование, более качественные сковороды выделяют меньше железа. Данных о выщелачивании железа из сковород десятилетней давности нет.

материалы – Чугун лучше, чем медь или алюминий для приготовления стейков?

ОБНОВЛЕНО TL;DR: Чугун имеет преимущество, потому что он имеет большую способность удерживать тепло, и из-за его более низкой проводимости он отдает его медленнее, поэтому его температура не колеблется так сильно (таким образом, имея более равномерную температуру). и устойчивый тепловой поток)

ОБНОВЛЕНИЕ: Ответ с точки зрения преимущества (прокрутите вниз) для следующих разделов

• Ответ на оригинальное сообщение: Относительно ввода/вывода
• Ответ на исходное сообщение: Что касается преимущества

---

После некоторых комментариев я чувствую, что необходимо рассмотреть следующее:

• Свойства материала
• Тип приготовления (духовка или кухонная плита)
• Распределение температуры (полный монтаж)
• Численный пример распределения температуры
• Почему свойства с более высокой теплоемкостью лучше
• Почему более низкие проводящие свойства лучше
• Ответ на исходное сообщение: Относительно ввода/вывода
• Ответ на исходное сообщение: Что касается преимущества

Извините за такой длинный пост, но он мне очень понравился (хотя некоторые, кажется, не согласны).

Свойства материала

Начнем со свойств, они нам пригодятся

Материал	Теплоемкость	Плотность 93 К}\вправо]$	$(k) [\frac{W}{mK}]$
Чугун	0,46	7800	3,59	50~60
Алюминий	0,887	2900	2,57	150-200
Медь (чистая)	0,386	8940	3,45	380

Тип приготовления

В основном это комментарий от Tigerguy ( руководство людьми для нагревания чугуна в печах ). Я понимаю, что некоторые готовят стейки в духовке, а не на плите (я бы этого делать не стал). Я бы также избегал использования сковороды в духовке.

Тип приготовления	А	Б
Где	Плита	в духовке
требуется Посуда	сковорода/сковорода	гриль/сковорода
Комментарии (язык в щеку)	лучше (посмотрите на цвета на картинке, хотя я бы не использовал масло/масло)	бедный

Очевидно, если вы говорите о духовке, то распределение температуры равномерное, и, честно говоря, нет особого смысла использовать кастрюлю или сковороду. Так что с этого момента я сосредоточусь на типе А (на плите).

Время нагрева : Это само собой… Я никогда не положу на сковороду стейк, если он не горячий. Итак, все мои расчеты предполагают, что сковороду оставляют на несколько минут на плите, чтобы она нагрелась и достигла стабильной температуры.

Предположение о постоянном тепловом потоке $q$ : Это сложно, так как большинство современных керамических плит имеют своего рода терморегулятор и автоматически включаются/выключаются (поправьте меня, если я ошибаюсь, я ни разу не вскрывал). Это означает, что у вас есть «постоянная» температура и «средний» постоянный тепловой поток. С другой стороны, газовые плиты имеют постоянный тепловой поток, и они могут буквально сжечь кухонную утварь, если оставить их без присмотра слишком долго. В конце концов, постоянный тепловой поток означает постоянную температуру в установившемся режиме, но в случае газа это означает сгоревшие материалы. В любом случае, я думаю, что для рассматриваемой задачи можно принять постоянный тепловой поток $q$.

Распределение температуры

На следующем изображении показана сковорода, и мы обсудим распределение температуры.

На изображении температуры следующие:

• $T_1$ температура воздуха допустим 25C
• $T_2$ — температура на верхней стороне (холодной) сковороды
• $T_3$ — температура нижней (горячей) стороны сковороды на плите.

При условии постоянного теплового потока между зонами: 92K}\right]$). Теплопередача за счет конвекции: $$q = h A \Delta T$$

$T_2, T_3$ проводимость сковороды зависит от используемого материала. Теплопередача за счет проводимости:

$$q = \frac{k}{t} A \Delta T$$

где:

• t – толщина

Поскольку поток тепла должен быть постоянным в кондуктивной и конвективной зонах (иначе мы не находимся в установившемся режиме), выполняются следующие равенства: $$q = \frac{k}{t} A (T_3-T_2) = h A (T_2-T_1) $$

Теперь, предполагая постоянный тепловой поток и постоянное поперечное сечение, мы можем упростить уравнение как

$$\frac{q}{A} = \frac{k}{t}(T_3-T_2) = h ( T_2-T_1) $$

Теперь, поскольку $q/A$ постоянна, мы можем вычислить

• температуру $T_2$ из

$$T_2 = \frac{q}{hA} +T_1 $$

• Тогда температура $T_3$ из

$$T_3 = \frac{q}{A}\frac{t}{k} + T_2 $$ $$T_3 = \frac{q}{A}\frac{t}{k} + \frac{q}{hA} +T_1 $$ $$T_3 = \frac{q}{A}\left(\frac{t}{k} + \frac{1}{h}\right) +T_1 $$

Таким образом можно оценить обе температуры, но только $T_3$ зависит от толщины материала, теплопроводности и площади, а верхняя поверхность определяется только коэффициентом проводимости воздуха (мой плохой).

Тогда вы можете видеть, что при постоянном $q$ и толщине $t$ у вас будет большая разница температур между холодной и горячей сторонами сковороды.

Числовой пример

Этот раздел в основном добавлен для ответа на комментарий @mart относительно того факта, что повар устанавливает температуру сковороды. Тем не менее, очень важно знать, что на самом деле 9оС]$ Максимум $T_3$ Теплоемкость по сравнению с чугуном Чугун ~420 427,5 1 Алюминий ~420 421,8 0,956 Медь ~420 420,7 0,713

Таким образом, по сравнению с двумя другими, чугун будет иметь более высокую температуру на стороне $T_3$ (горячая сторона сковороды, но самое большое преимущество перед алюминием в том, что он может удерживать приблизительно 1/0,713=40% больше тепловой энергии (или алюминий может удерживать примерно на 28% меньше энергии, чем чугун)9. 3 K}\right]$$

Это означает, что чем при соприкосновении стейка и сковороды:

• , стейку передается больше доступной тепловой энергии.

• Кроме того, при той же тепловой энергии температура чугунной сковороды по сравнению с алюминиевой будет меньше снижаться (большая тепловая инерция).

почему меньшая теплопроводность лучше

Хотя меньшая теплопроводность не так вредна (и хуже с точки зрения времени нагрева и отклика), она допускает несколько более высокие температуры на горячей стороне (для постоянного потока). (Если предполагается константа $T_3$, то у вас будет больше $T_2$). Добавленная температура оказывает (небольшое) положительное влияние на теплоемкость (поскольку средняя температура больше).

Ответ на оригинальное сообщение: Относительно ввода/вывода

Тем более, что отдача тепла от системы никак не может быть больше, чем подведение тепла.

Вы должны рассматривать теплоемкость сковороды как аккумулятор/буфер тепловой энергии. Хотя вы правы в том, что есть непрерывное тепловложение , в тот момент, когда вы кладете стейк комнатной температуры, возникает очень внезапная разница температур (из-за более высокой проводимости и теплоемкости стейка). Это создает мгновенное увеличение теплового потока , которое отличается от предыдущего устойчивого состояния.

Первоначально температура стейка увеличивается по мере того, как тепло передается от сковороды, пока не установится равновесие. В это время температура сковороды падает. Вот почему вы заметите падение температуры.

Чем больше тепловая инерция (т.е. теплоемкость сковороды, тем лучше). Как мы видели, чугун аналогичной формы и размеров имеет гораздо большую теплоемкость, и, следовательно, перепад температуры будет меньше.

Ответ на исходное сообщение: Что касается преимущества

«Преимущество» в данном контексте означает способность передавать тепло пище с равномерной и постоянной скоростью. (общее опасение состоит в том, что если положить холодный стейк на сковороду, сковорода мгновенно остынет, и она не сможет продолжать готовиться, или изменится скорость приготовления пищи)

Если под «преимуществом» вы подразумеваете равномерную и постоянную скорость, то чугун, поскольку (опять же) имеет более высокую теплоемкость и более низкую теплопроводность, он будет передавать тепловую энергию с меньшей скоростью и в течение более длительного времени. Это дает системе время для достижения равновесия, за которым тепловой поток стабилен.

Заключительные мысли

Мне ОЧЕНЬ понравилось писать это. Это было мысленное упражнение, которое я хотел сделать, но на самом деле у меня не было возможности. Пройдя через это (и с помощью некоторых комментариев), мне удалось лучше прояснить некоторые свои мысли и исправить ситуацию (т.е. проводимость не так сильно влияет). Если вы чувствуете, что я где-то ошибаюсь или вам нужны дополнительные разъяснения, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже.