主题:【又一个初中物理】论蒸熟猪八戒的最佳位置 -- 胡一刀
下层的蒸汽虽说一直在上升,但是下层的每一个层面,任意时刻都还是有新鲜热蒸汽补充的啊,为什么效果会比上层弱呢?
因为0°的冰要吸收热量才能变成0°的水。
比如你用烤箱100度烤熟一只鸡,要比用蒸汽蒸熟一只鸡要多花好几倍时间。而如果只考虑热传导,两者应该是花同样时间的。
为什么?就是因为蒸汽遇到鸡的表面液化为水,释放了大量热。这种相变热在蒸熟鸡的过程中起主要作用,普通热传导只起到次要作用。
只是有些羌笛何须怨杨柳,春风不度玉门关的感觉。
塞外飞雪如金庸老人家的描写,读起来很豪爽,想起来很惬意。
但是实际操作起来,就会发现,无论是阴经阳经,还是大法绝技,其实都虚无缥缈,还没有宋兵乙来的实际。
回到这篇小学自然问题上,答案其实很简单,上面的先热,前提是一般的蒸笼。无限高在这里没有意义,因为无限高的话,蒸笼已经无法使用了。
为什么上面先热,其实也很简单,在楼主的设定上,在上面有效的封闭,并且可以产生对流(回流)。不过,楼主忘了个重要问题,对流只是产生一定的热量交换,无法改变上面的热量聚集。海水也一直在发生对流,但是无法改变海水表面温度比较高的现实。而且发生大幅度对流的条件是产生温度差,或者物态变化,而在正常状态产生的水蒸气温度都差不多,而且热的水蒸气都会向上聚集,尽管一部分会遇冷产生对流。
另外,食堂用的大蒸笼,有些是使用管道蒸汽的,所以,一直在流动,蒸气聚集比较少,造成下层的进气口会稍微早熟一些的。
如果更严格一些话,还有密封性和蒸气压力的问题,热能的交换,不但和温度有关,和压力也有关系的,高压锅知道的吧,当然,这个就超出小学自然的范围了。
胡同学复习初中课外读物,顺便把初中物理也温习了一遍。搞得河里鱼龙共舞泥沙俱下。什么显热潜热的大学物理名词都出来了,吓得本纯纯文科生肝儿发颤。好在本文科生普通科学一般自然常识相当健全,不揣微末,当众献芹。
曰:数层蒸锅蒸东西,哪一层受热最多最快?回答:当然是最上面那一层。为什么?因为,蒸锅加热食品,靠的是水受热后沸腾气化,再凝结释放热量。水蒸气天然向上升腾(空气受热后必然向上升腾,空气变冷才会向下聚集,这是小学自然常识课),聚集在锅顶部后无路可逃,就开始寻找凝结面,于是最上层的食物首先承受水蒸气凝结而释放的热量,因此熟得最快。如果蒸同样的时间,可以保证,最上一层食物承受的水蒸气凝结释放热量最充足,最下一层则最不足。如果对此有疑问,可亲自动手做实验,用同样的食材在蒸锅内叠三层实验。
曰:既然同样是蒸汽凝结为水,同一个蒸锅,同一个温度,难道不是寰锅同此凉热吗?回答:理解错误,蒸锅蒸食物与烤箱烤食物的原理不同。不是离热源越近,熟得越快。蒸汽释放热量是一个水形态循环变化的过程,不是靠辐射热由近及远加热。因此锅内温度上部高于下部。
这里再补充修改一下:楼层里有人说,除非加热物质是干空气,楼主的结论才可能成立。实际上空气的热容量小,而且是热的不良导体,用来作传热介质是极其底效的。例如空调,就是耗能大户。如果有人想用空调热风吹熟食材,那就等到猴年马月食材发馊还不会熟。
另外,用明火烤炙食物,经常会出现向火的一面烤糊,而背火的一面还是生的情况。这就是因为空气,尤其是开放系统的空气不适合作传热介质。因此,有人发明了焖炉烤鸭的技术,就是用明火加热炉膛,然后用炉膛的辐射热来加热食材,这样利用的是高温物体红外波段的热辐射,有利于穿透食材均匀加热。当然,如果温度继续上升,达到几万度的高温,能量辐射就会达到紫外波段了。这是题外话,就此打住。
曰:胡一刀说,手指接触蒸气觉得不热,不如沸水。回答:这是典型的胡说!他接触的估计是泄漏到外面的水蒸气,这已经显著降温了。他要敢把正在加热的锅盖揭开,用手指接触蒸汽,保管立马起泡,比沸水更厉害。为什么?因为水蒸气凝结释放热量的速率远高于水的导热性(具体数据去请教大学物理老师)。而且,手指有意无意接触沸水,凭本能手一弹就躲开了,蒸汽可是把手指当成了凝结面,四面围绕,无处可逃。当然,被泼了一身沸水的情况不在讨论之例。
曰:胡一刀又说了,“水蒸汽凝结放热受益的不是猪八戒的肉身,是笼屉外的空气”。回答:这又是更典型的胡说八刀!胡八刀又忘记了,无论何种蒸锅总是一个相对封闭的容器,就是怕把加热的热量浪费给外面的冷空气。不盖盖子还能蒸熟啥东西?!胡八刀大概以为笼屉蒸锅的外皮会向外辐射热?这又是误解外加不精确计算。蒸锅笼屉本身当然会因水蒸气释放热而被加热从而会对外有辐射热,但是这个笼屉蒸锅本身的对外辐射热效能远远比不过热源加热导致的蒸锅笼屉内部的蒸气释放热效能,因此不会出现蒸锅笼屉蒸东西,蒸锅里面的没熟,蒸锅外面的倒熟了的情况。这个还要做实验来验证吗?
曰:胡一刀又说了,“假设一个无限高的笼屉,怎么可能最上面最热呢?” 回答:这是典型的胡搅蛮缠,混淆科学理论和实验与生活实用的边界。一个无限高的笼屉,这是要给王母娘娘蒸寿桃的节奏吗?如果能量是无限的,时间是无限的,可以无限补充蒸锅热质的话,倒是可以去做一下这个实验。实际上此问题,咱们的劳动人民凭实践经验已经得出了结论,大家可以深入群众贴近生活去各大小餐馆取经。
曰:为啥要用蒸这种方式,用煮不更方便更节能?回答:蒸的好处多得很。首先可以不把食材混杂成相扑运动员一锅煮,多层蒸格可以让不同的食物保留各自的形状和风味。其次,煮的加热温度受制于水的沸点不可能超过100度,而蒸的加热温度与水蒸气的凝结释放热量相关可叠加,因此可以超过100度。最后,到底是否节能可以经过精确计算和安排。比如可以用多层蒸锅,最下一层煮饭煮粥,其他层蒸菜。考虑到蒸锅有蒸汽泄漏的弊病,估计,全封闭的电压力锅理论上最节能。
答题完毕。请河里各位理科生工科生阅卷。
终于见到有人说相变潜热了。还是科班学物理的懂。
一克水每升高一度需要1卡的热量(水已经是比热容很大的了)。但是一克一百摄氏度的水变成水蒸气,却需要539卡的热量。反过来,也就是说水蒸气凝结成水滴会放出相同的热量。五屉包子,下面的水蒸气直接穿过(酒肉穿肠过,佛祖心中留),能量交换并不多。最上面的水蒸气一徘徊,一凝结,那热交换就大了。
相应的,我们运动出汗也是同样的道理,汗一蒸发就爽了。
水蒸气遇冷变成水释放大量的热量
前提是遇冷,加热一段时间之后猪八戒也是一百度,水蒸气也是一百度,温度相同是不会产生热传递的,也就不会有冷凝成水释放热量啊。
低于零度的冰才能让零度的水结冰,零度的冰是不会吸收零度的水的热量的
高于一百度的火源才能让一百度的水沸腾,一百度的水蒸气不会释放热量给一百度的水。
说明都煮熟了嘛,可以火关小一点,再煮透一点,然后,开锅。
颠覆常规直觉,好像气体很容易流动,其实气体的粘滞系数挺大的。
比如同样75大气压下,水的粘滞系数只有0.13(10^6m^2/s),氦气是11(10^6m^2/s)。
高粘滞系数导致气-固表面有黏附层,这个薄层的温度梯度(温度差)可以很大。
而静止的气体可以通过导热、辐射、对流,比较快地把热传递到固体表面。
所以,气体换热器要求换热表面积很大,以便在大流量时降低气体的流动速率。
开始的时候是顶部热一些,平衡后上面可能更热一些但下面也不可能太冷,不然下层永远蒸不熟了。
当然,烧火的小二偷懒不添柴,蒸了个夹生笼,就只能劳驾胡大侠出刀了。
俺觉得关键是那个“一徘徊”,热交量上升了。
上古谣传,地球本是一个大大的热石头,后来上帝--那时候还是个小顽童--在上面嘘嘘,大石头降温了,热应力导致很多裂纹,产生很多小石头。
小石头被水侵蚀、风吹剥离,产生了沙子~~~
按照物理学原理,势能最低最稳定,所以,沙子、石头慢慢地被水流、风移动到大海里,最后,地球变成一个大海洋--如果没有地壳移动、碰撞上升的造山运动的话。
0度,无论是水、冰或其它物质,“感觉”一样
但是:
1)人的“感觉”和“感觉”不一样,除了温度,还有湿度
2)边界条件:无穷大热源定温?有限热源定热能?是否限定热传导系数?
2-1)如果是恒温无穷大热源,温暖的手接触0度的水,水温不能上升,仍然0度。同样,0度的冰也不能融化吸收潜热,仍然0度。0度的铁仍然0度。
2-2)有限热源,0度的冰吸收热量融化或部分融化为水,吸热。0度的水吸收热量温度要上升不再是0度的水。铁同样马上升温。
2-3)水和冰的热导系数低,短时间内不能导致和手接触的水凝固,不会“咬手”,铁的导热系数高,如果热源(冷源)足够大,导致手表面的温度迅速降低,水凝固成冰“咬手”。