Проект «Стакан». Часть 2. Сахар, утепленные стенки и дуть или не дуть

[drWhy]

Или тепловой трубкой от ноутбука.

[TeploYak]

Согласен. Мы мешали деревянными палочками, чтобы минимизировать данный эффект.
Но даже металлическая ложка может заметно повлиять, если ее оставить в чае/кофе.

[drWhy]

Горячий напиток на основе воды – слоистый напиток. Не знаем, где вам это пригодится, но это неоспоримый факт.

Кофе лучше всего экстрагируется в жировой эмульсии. Не знаю, пригодится ли и этот факт, но взаимодействие кофе с молоком не раскрыто.
На последнем снимке почти что разумный океан из «Соляриса».
Жаль что хорошие тепловизоры пока не слишком доступны.
Спасибо за позитив.

[TeploYak]

Про кофе с молоком неплохо написано здесь https://www.nature.com/articles/s41467-017-01852-2
В кофе добавляют молоко и смотрят, что будет:

В итоге очень хорошо видно, как со временем горячий напиток разбивается на слои.
А про тепловизоры — это так. Нам вот должны были привезти очень хороший тепловизор, но из-за известных событий все накрылось…
За позитив всегда пожалуйста ;)

[drWhy]

Вот эти вихри и слоистые структуры и интересно пронаблюдать тепловизором. Да и рисунок на капучино наверняка будет отлично просматриваться.

[TeploYak]

Любая кружка, как и стакан, нивелируют эту разницу температур между слоями за счет теплопередачи стенок кружки (температура быстро выравнивается по всей толщине-высоте кружки). И, если визуально это можно увидеть (как в примере выше), то тепловизором этого увидеть, к сожалению, не получится.

[drWhy]

Вероятно, толстостенный стеклянный стакан выравнивает температуру более эффективно, чем тонкостенный пластиковый.
Впрочем, с визуализацией слоёв должен справиться и чувствительный контактный жидкокристаллический термометр.

[TeploYak]

Хм, а возможно вы правы, а я поторопился с выводами.
Поднял термограммы с испытаний и немного их обработал:


Действительно, хорошо видны слои. Даже в большом стаканчике с двойными стенками. Так же, хорошо видно, что температура жидкости у стенок ниже, чем внутри.

[drWhy]

Спасибо, весьма познавательно. Термограф держал только в виде приставки к смартфону, стаканчика кофе под рукой не оказалось, да и класс не тот.

При проведении масштабных исследований серьёзно встаёт вопрос об утилизации проб. Как решаете? В одиночку утилизировать икстримли биохазардос.

Кстати, по поводу обработки. Есть у меня снимок горящего коктейля на камеру Fuji — в её матрице каждый пиксель состоит из двух, боле чувствительного с меньшей площадью и менее — с большей. Цветовыми уровнями удалось вывести очень интересную картинку.
Где-то тут была статья про обработку снимков с камеры, чувствительной к поляризации. Тёплый капот автомобиля явно выделялся на фото. Наверняка при обработке дополнительной информации, или с дополнительных сенсоров картинка будет информативнее. Не зря же на спутники ставят несколько сенсоров, работающих в разных диапазонах.

Следующий этап — теплографический томограф, благо матопарат отработан на рентгене, магнитном поле и радиоволнах. Нужна только поворотная платформа для стакана и лишнее время.

[alexhott]

Капец, возьмите меня на работу, кандидатская есть сойду за научного работника

[TeploYak]

Спасибо, нам очень приятно. Но, к сожалению, мы сейчас никого не берем на работу, потому что у нас самих не всегда есть работа :)

[windrider]

Это потому, что для химической реакции сахара с водой необходима тепловая энергия, которая и берется из нашего напитка.

То есть специально обученый лаборант проследил за соблюдением условия t_чая = t_сахара в момент добавления вещества ресурса в жидкость?

[saege5b]

Не проверили граничные условия:
сахар с температурой +100
сахар с температурой 0
сахар с температурой -20
нагреть сладкий чай.

Сахар проверять в варианте песка и кубика.

[Eldhenn]

А вот у меня есть задачка от профессора, заданная четверть века назад.
Как быстрее остынет чай? Сначала подуть, а потом бросить сахар, или наоборот?
Что скажут уважаемые практики?

[TeploYak]

С точки зрения теории будет быстрее, если сначала подуть, а потом бросить сахар, т.к. чем горячее напиток тем быстрее он остывает (это хорошо видно на графике). Соответственно, влияние обдува в первом варианте будет больше, чем во втором. А сахар на свою реакцию с водой заберет примерно одинаково тепла и там и там.

Но тут есть хитрость, потому что зависит все от температуры чая и температуры окружающего воздуха. Описанный выше ответ справедлив, когда температура чая сильно больше температуры окружающей среды (воздух, например, 20 градусов, а чай 80 градусов). Если температура чая будет близка или ниже температуры окружающего воздуха, возможен другой ответ.

За идею спасибо, обязательно проверим на практике.

[Eldhenn]

Просто меня смутила фраза «скорость растворения сахара зависит от температуры»

[drWhy]

А соли — не зависит.

[andyudol]

Дуть надо через трубку. Насыпать сахар и размешивать его трубкой, при этом в неё дуть.