Nowy wynalazek przyspieszy gotowanie. Każdy by chciał mieć to w kuchni
Słyszeliście kiedyś o "kryzysie wrzenia"? To on każe wam czekać tyle na wodę na herbatę. Inżynierowie z MIT opracowali na to sposób. Kiedy trafi do naszych czajników? Bo my nie możemy się doczekać.
Jak to jest z gotowaniem wody, wszyscy wiemy. Im szybciej chcemy ją zagotować, tym dłużej czekamy. To oczywiście złudzenie - ale woda naprawdę długo dochodzi do wrzenia.
Z gotowaniem jest jeden zasadniczy problem. Gdy ciecz zaczyna już wrzeć, pęcherzyki pary łączą się w większe i pozostają przy dnie naczynia. Gazy znacznie gorzej przewodzą ciepło, więc to zjawisko znacząco utrudnia przepływ ciepła do reszty cieczy. To tak zwany “kryzys wrzenia".
Sposób na to znaleźli właśnie inżynierowie z MIT. Donoszą o tym na łamach “Advanced Materials". Pomysł na szybsze gotowanie polega na tym, żeby dać kopniaka małym pęcherzykom. Nie dosłownie, oczywiście - sprawić, by zamiast trzymać się dna, szybciej się odrywały.
Tym sposobem jest specjalna powierzchnia. Pod mikroskopem wygląda jak pokryta wydrążonymi walcami. Grubość ich ścianek wynosi tylko 20 mikrometrów. To jedna piąta grubości włosa (lub dwie i pół długości czerwonej krwinki).
Tu czyha pułapka. Im więcej pęcherzyków powstaje, tym szybciej połączą się w jeden większy. By to uniemożliwić, mikroskopijne wypukłości są od siebie oddalone. Z kolei nierówna, chropowata powierzchnia tych mikroskopijnych struktur działa jak knot, co ułatwia przepływ wody (i ciepła).
Dzięki takiej strukturze powierzchni, pęcherzyki unoszą się go góry, a do dna stale napływa ciecz. W ten sposób, zamiast w dużej mierze podgrzewać parę wodną przy dnie naczynia, podgrzewa się w końcu wodę. I o to właśnie chodziło.
To ważne odkrycie. Po raz pierwszy udało się zwiększyć naraz dwa współczynniki: przepływu ciepła (podczas podgrzewania) i krytycznego przepływu ciepła (gdy powstają już bąbelki pary). Do tej pory gdy udawało się zwiększyć jeden, drugi malał (bo im więcej bąbelków, tym chętniej się łączyły).
Specjalna struktura powierzchni poprawia przepływ ciepła prawie czterokrotnie, a krytyczny przepływ ciepła niemal półtorakrotnie (odpowiednio o 389 i 138 procent). Nie oznacza to, że woda zagotuje się aż cztery razy szybciej - ale szybciej na pewno.
Taka powierzchnia zainteresuje zapewne elektrownie. I te tradycyjne, i atomowe, podgrzewają wodę, a turbiny napędza powstająca para wodna.
Z wodą jest niestety jeszcze jeden problem. Ma największą pojemność cieplną spośród wszystkich znanych cieczy. Jej podgrzanie wymaga znacznie więcej energii, niż innych. Odpowiadają za to wiązania wodorowe, które tworzą się między cząsteczkami wody. Na to niestety sposobu już nie ma. Chociaż kto wie?
