Перетворювач одиниць

х
TranslatorsCafe.com
Інтернет-перетворювачі одиниць
Поширені
Механіка
Тепло
Рідини
Звук
Світло
Електрична
Магнетизм
Випромінювання
Різне
Калькулятори
Англійська (США)

Перетворення калорій (IT)/грам/° C [кал/(г · ° C)] в кілоджоуль/кілограм/K [кДж/(кг · K)]

Щільність лінійного заряду

Огляд

Тепло змушує молекули рухатися, і цей рух називається молекулярна дифузія. Чим більша температура в речовині - тим більше молекул рухається, і тим вища швидкість дифузії. Рух молекул також залежить від ряду інших факторів, таких як тиск, в'язкість речовини, його концентрація, стійкість до дифузії, відстань, яку проходить молекула для того, щоб відбулася дифузія, і маса молекули . Наприклад, якщо порівняти воду та мед, ми помітимо, що за всіх інших умов, таких як тиск і температура однакові, дифузія відбувається швидше у воді, оскільки її в'язкість нижча, ніж меду.

Рух молекул вимагає енергії, а щоб молекули рухались швидше, потрібно більше енергії. Якщо ми хочемо збільшити дифузію, підвищуючи температуру речовини, наприклад, нагріваючи її, нам доведеться виробляти енергію для отримання цього тепла. Для цього ми можемо спалити трохи газу, вугілля або деревини. Якщо ми нагріваємо кілька різних речовин з однаковою кількістю енергії, деякі речовини можуть нагріватися швидше, ніж інші, через фактори вище, що впливають на швидкість їх дифузії. Щоб представити ці властивості матеріалів та речовин, ми використовуємо терміни питома теплоємність та теплоємність.

Питома теплоємність представляє, скільки енергії (або тепла) потрібно для зміни температури предмета даної маси на задану величину. Це відрізняється від теплоємність, який вимірює кількість енергії, необхідної для зміни температури предмета або речовини на задану величину. Маса не враховується при розрахунку теплоємності. Теплоємність та питома теплоємність обчислюються лише тоді, коли предмет або речовина перебувають у стійкому стані (наприклад, тверде тіло). Це означає, що речовина не змінюється між різними станами. У цій статті розглядаються як теплоємність, так і питома теплоємність, оскільки вони пов’язані між собою.

Теплоємність та питома теплоємність різних матеріалів

Метали

Молекулярна структура металів дуже жорстка. Простір між молекулами менший у металів та інших твердих речовин, ніж у рідин та газів. Це дає молекулам менше свободи для руху, і менше енергії (тепла) потрібно, щоб змусити їх енергійно рухатися і підвищити загальну температуру матеріалу. Через це їх питома теплоємність дуже низька. Це означає, що дуже легко підвищити температуру металів.

Вода

Вода, навпаки, має дуже високу питому теплоємність. Тому, порівняно з іншими матеріалами, для нагрівання однієї одиниці маси води на один градус потрібно набагато більше енергії. Питома теплоємність води значно вища, ніж у багатьох інших рідин, оскільки атоми водню в молекулах води мають дуже міцні зв’язки.

Вода є основною складовою більшості живих організмів і рослин на Землі, а її питома теплоємність є дуже важливою властивістю для всіх живих істот. Завдяки своїй високій питомій теплоємності навіть у дуже спекотні дні тепло, як правило, недостатньо, щоб значно підвищити температуру внутрішніх рідин у тварин та рослин.

Вода формує систему теплового регулювання в тілах живих організмів і рослин, а також більш глобальну систему, яка контролює температуру і клімат Землі. Це тому, що значна частина нашої планети покрита водою. Навіть якщо тепло, яке генерується сонячною радіацією, є високим, температура океанів та інших водойм потребує тривалого часу, і загальні зміни температури дуже поступові. З іншого боку, планети, які не мають такого великого водяного покриву, як Земля, або навіть місця на Землі з дуже малою кількістю води, наприклад, пустелі, мають значно більші коливання температури, коли кількість сонячного тепла змінюється. Наприклад, різниця температур повітря в пустелі між денним і нічним часом набагато значніша, ніж коливання температури біля або над поверхнею океану.

Висока теплоємність води означає, що вона повільно втрачає тепло, що робить її чудовим охолоджуючим агентом. Його часто використовують, оскільки вода, як правило, дешева. У країнах із холодним кліматом він циркулює в трубах у будинках для забезпечення опалення. Вода в розчині з етиленгліколем також використовується в автомобільних двигунах для охолодження. Етиленгліколь має нижчу теплоємність, тому він знижує загальну теплоємність розчину і, отже, ефективність системи охолодження. Однак водночас це гарантує, що розчин не замерзне при низьких температурах. Охолоджуюча рідина, призначена для холодного клімату, використовує більше етиленгліколю - антифриз є одним із препаратів, що застосовуються в цій ситуації.

Теплоємність у повсякденному житті

Теплоємність матеріалів впливає на те, як швидко вони нагріваються, коли всі інші умови рівні. Матеріали з високою теплоємністю вимагають більше енергії, ніж ті, що мають низьку теплоємність, тому якщо об'єкт з низькою теплоємністю та об'єкт з високою теплоємністю нагріваються з однаковою кількістю енергії за однакових умов, тоді температура об'єкта з нижча теплоємність швидше зростатиме. Матеріали з високою теплоємністю, навпаки, вимагають більше часу для нагрівання, але також віддають це тепло назад у навколишнє середовище набагато повільніше.

Кухонне начиння

Ми вибираємо матеріали, виходячи з теплоємності, якщо ми маємо намір використовувати їх для виготовлення повсякденних предметів, таких як каструлі та каструлі, посуд та інші предмети, що піддаються нагріванню під час їх використання. Наприклад, як правило, краще використовувати матеріали з низькою теплоємністю, такі як метал для приготування посуду, каструль або сковорідок, щоб забезпечити швидше проходження тепла до їжі та пришвидшити процес приготування.

З іншого боку, предмети з високою теплоємністю довго прогріваються і охолоджуються, тому вони є хорошими ізоляторами. Ми використовуємо такі матеріали для чашок та тарілок, особливо якщо вони призначені для гарячих страв. Це гарантує, що тепло їжі не втрачається швидко, і ми не спалюємось. Деякі приклади включають кераміку та пінопласт.

Харчові ізолятори

Продукти харчування також мають різну питому теплоємність і теплоємність. Це часто залежить від кількості води, яка утворює цю їжу, але також діють інші фактори. Корисно знати теплоємність продуктів як під час готування, так і під час їх вживання. Деякі продукти виступають в якості ізоляторів і, розміщуючи їх поверх інших продуктів, затримують тепло внизу. Якщо продукти під ізоляторами мають високу теплоємність і їм достатньо енергії для досягнення високої температури, вони вже не втрачають тепло швидко, і ця властивість ще більше посилюється завдяки продуктам, що їх покривають, «ізоляторами». Вони також не втрачають воду, бо їй немає місця, де вона випарується.

Сир - хороший приклад їжі-ізолятора. Коли його кладуть поверх іншого продукту, наприклад, піци, він плавиться та ізолює інгредієнти під ним. Зазвичай під сиром є інгредієнти з високим вмістом води, наприклад, овочі та соус. Через це вони мають високу теплоємність, тому після того, як вони нагріваються, вони не втрачають цього тепла легко, і ця властивість ще більше посилюється сирним ізолятором. Ось чому піца прямо з духовки дуже гаряча, і вона не швидко охолоджується. Ця властивість робить можливим доставку піци - якщо транспортувати її у добре утепленому мішку, вона приходить до дверей клієнта ще гарячою.

Іноді соуси використовують подібним чином, як сир. Вони особливо хороші утеплювачі, якщо мають високий вміст жиру, наприклад, вершкові соуси.

Неестівні ізолятори також іноді використовують у кулінарії. Наприклад, кухарі Центральної Америки, Філіппін, Індії, Таїланду, В’єтнаму та багатьох інших країн використовують бананове листя замість їстівних ізоляторів. Алюмінієву фольгу часто використовують так само. Це не тільки запобігає випаровуванню води та збереженню тепла всередині, але і зупиняє перегрівання та горіння таких виступаючих частин, як крила курки або індички.

Методи приготування

Продукти з високим вмістом жиру або олії, такі як сир, мають низьку теплоємність. Вони нагріваються з меншою кількістю тепла, ніж продукти з високою теплоємністю, і це часто дозволяє їм досягати температури, достатньо високої для реакції підрум'янення, відомої як реакція Майяра. Це хімічна реакція між певними цукрами та амінокислотами, яка змінює зовнішній вигляд та смак їжі та є важливою у багатьох методах приготування їжі, таких як випікання та смаження. Ми використовуємо олії для смаження та смаження у фритюрі для підвищення температури на поверхні різних продуктів, для створення необхідних умов для реакції Майяра.

Приготування їжі з цукром

Цукор має навіть меншу теплоємність, ніж олія. Дуже швидко стає гарячим і може становити небезпеку під час приготування їжі, особливо під час приготування цукерок або карамелі. Розтоплюючи цукор, шеф-кухар повинен вжити необхідних заходів, щоб переконатися, що розплавлений цукор випадково не проллється на шкіру. Якщо таке розлиття трапиться, це може спричинити сильний опік, оскільки цукор, що використовується для приготування їжі, може досягати температури до 175 ° C (350 ° F). У деяких випадках кухареві може знадобитися перевірити температуру і консистенцію цукру, але це потрібно робити за допомогою термометра, щоб не торкатися його оголеною шкірою. Залежно від того, для якої мети використовується розплавлений цукор, описаний нижче спосіб краплі холодної води може допомогти визначити температуру та консистенцію цукру.

Коли цукор або цукрові сиропи готуються при різних температурах, вони мають різні властивості. Підігрітий цукровий сироп може бути рідким, як самий рідкий мед, твердий або щось середнє. У рецептах зазвичай вказується, до якої температури повинен досягати цукор, щоб бути готовим до використання, але вони також часто вказують назву стадії, до якої він досягає, наприклад, стадія м'якої кулі або стадія твердої кулі. Назва етапу відповідає консистенції цукру. Щоб визначити цю консистенцію, кухар поміщає кілька крапель розтопленого цукру в крижану воду, щоб миттєво охолодити його, а потім оглядає ці краплі голими руками на консистенцію. Наприклад, якщо цукор не рідкий, але достатньо податливий, щоб зробити кульку, він перебуває у стадії м’якої кульки. Якщо він твердий, колись прохолодний, і складно, але можливо змінити його форму пальцями, то він перебуває у стадії жорсткого м’яча. Це метод краплі холодної води. Часто кухарі використовують і показання термометра, і метод краплі холодної води, щоб перевірити, чи цукор приготований до правильної консистенції.

Безпека харчових продуктів

Корисно знати теплоємність продуктів, щоб забезпечити їх нагрівання або охолодження до потрібної температури, щоб запобігти псуванню або росту паразитів. Наприклад, щоб досягти заданої температури, продукти, що мають більшу теплоємність, потрібно варити або охолоджувати довше або з більшою інтенсивністю, порівняно з продуктами з низькою теплоємністю. Отже, час варіння визначається на основі теплоємності інгредієнтів, яка, в свою чергу, залежить від вмісту води та кількості води, яка випаровується. Останнє тому, що для випаровування води потрібна велика кількість енергії. Часто за допомогою термометра також перевіряють температуру, щоб визначити, чи готується їжа - це часто трапляється при приготуванні м’яса або риби.

Мікрохвильові печі

Ефективність нагрівання продуктів у мікрохвильовій печі, серед іншого, залежить від питомої теплоємності використовуваних продуктів. Коли піч працює, мікрохвилі, які вона випромінює, змушують молекули таких речовин, як вода або жири, частіше рухатися. Це нагріває їжу. Менша питома теплоємність масел полегшує збудження їх молекул, і тому жирна їжа нагрівається до більш високих температур, ніж вода. Це може призвести до того, що продукти зарум’яниться в результаті реакції Майяра. Продукти з високим вмістом води не зазнають цієї реакції, оскільки для цього потрібні температури, які вищі за ті, що досягаються продуктами з високою теплоємністю.

Здатність жирів та масел досягати високих температур у мікрохвильовій печі може становити небезпеку, особливо якщо користувачі духовки не дотримуються відповідних заходів безпеки. Наприклад, готуючи продукти з високим вмістом олії, краще взагалі не використовувати пластмаси, оскільки вони можуть бути розплавлені внаслідок високих температур, яких досягає жирна їжа. Також добре пам’ятати, вживаючи таку їжу, що вона дуже гаряча.