Energia

Ashley läks minema koos oma veekeedukannuga, mida me kõik tema lahkel loal kasutasime. Kööginurgast tuli välja võtta väike valge korteriga kaasas käiv keedukann. Kannul on ainult üks pisike miinus - tundub, et ta ei tööta. Tema ainust punast nuppu võid siniseks minemiseni vajutada, aga vett soojendama see riistapuu ei hakka. Olin juba pettunud, et ei saagi proovida oma äsjaostetud kakaopulbrit, aga siis jõudis mulle kohale, et meil on ju ka mikrolaine ahi olemas. Jah, meil on muidugi ka pliit, aga ühtegi mõistlikku anumat kruusitäie vee soojendamiseks ei suutnud ma leida. Niisiis, kruus vett täis ja mikrosse. Vast kolme minuti pärast oligi vesi juba paras, veel ei keenud, aga palju ei puudunud ka.

See juhtum pani mind mõtlema, et milline on siis ikkagi säästlikem viis kruusitäie vee soojendamiseks? Vee erisoojus on umbes 4200 J / kg C, ehk ühe kilogrammi vee soojendamiseks ühe kraadi võrra kulub 4,2 kilodžauli. Mitu kraadi on vaja külmavee kraanist tulevat vett soojendada, et sellest kõlbaks sooja jooki teha? Kui kraanist tuleb umbes 5-10 kraadine vesi ja piisavalt soojaks loeme vett, mis on kuskil 90-100 kraadi, noh, ütleme siis, et vett tuleb soojendada 90 kraadi võrra. Ja ühes kruusis on umbes 200 ml vett, mis on 0,2 g, eks? Nii et 4200 korrutame 90-ga ja jagame 5-ga ja saame 75,6 kJ, nõus? Ehk siis on meil vaja sinna kruusitäiesse vette suunata kuidagi 76 kJ. Ülalpool sai kirjeldatud kolme varianti, vaatame, kui kiiresti peaks nendel kolmel meetodil vesi soovitud temperatuurini jõudma ja siis võrdleme saadud arve tegelikkusega.

Esimene variant on pliit. Pliidiplaatide võimsusi ma kahjuks täpselt ei tea, aga kuskil 1 ja 2 kilovati vahel peaks nad olema, no ütleme, et on 1,5 kW. Palju aega kulub, et 1,5 kW võimsusega seadeldis annaks meile kätte 76 kJ? Valem ütleb, et 1 J = 1 W * 1 s. Seega 76 kJ / 1,5 kW = 51 sekundit. Pole paha. Veekeedukannu alla on kirjutatud võimsuseks 1,1 kW. Reaalsuses on see võimsus küll 0, sest ta ei tööta, ja seega kuluks sealt 76 kJ kätte saamiseks lõpmatult pikk aeg, aga oletame, et keedukann töötab. Siis tuleb välja, et kannuga vett soojendades kuluks 76 kJ / 1,1 kW = 69 sekundit. Ja lõpuks mikrolained. Ahjule on peale kirjutatud 750 W. Ma ei tea, kas nende vattide sees on ka väikse lambi põletamine (vast 20 vatti) ja klaasist alustaldriku keerutamine (ma ei ole tegelikult füüsik ja ei oska üldse hinnata, mitu vatti selleks võiks vaja olla), aga teeme näo, et ei ole. Nii et mikros kuluks arvutuste järgi 76 kJ / 0,75 kW = 101 sekundit. Ehk kokkuvõtlikult:

pliit - 51 sekundit
kann - 69 sekundit = 1 minut ja 9 sekundit
mikro - 101 sekundit = 1 minut ja 41 sekundit

Vaatame nüüd nendele arvudele otsa ja mõtleme, kas nad on ka reaalsed? Kannuga vett soojendades tuleb kannu ju rohkem vett valada kui ühe kruusi jagu, vastasel korral lendab seal sees olev keedupulk pauguga puruks (ei ole katsetanud, spekuleerin). Kui ei ole just mingi peenike plaadiga lugu, aga nendesse tuleb ka ikka miinimumkogus vett sisse panna. Mida ütleb aga kogemus, kuipalju aega kulub kannuga vee keemiseni viimiseks? Kolm minutit vähemalt, kui ma nüüd ei eksi. Pliidiga umbes sama lugu, alla kahe-kolme minuti vist väga ei saa. Seega pliidil kulub kaks-kolm korda rohkem aega kui vaja (ehk kaks-kolm korda rohkem energiat), kann saab hakkama ka umbes kolmekordse ajaga. Mikrol kulub aga vähem kui kaks korda rohkem aega ja energiat. Mis me sellest kõigest järeldame? Mikrolaine ahjuga on vee soojendamine kõige soodsam.

Tulemus tundub päris loogiline, sest pliidist õhkab nii palju soojust ruumi laiali, et see ei saa kindlasti soodne variant olla, lisaks tuleb soojaks ajada üks metallist keedunõu, kui just ei joo plekk-kruusist. Keedukannu, nagu öeldud, tuleb panna rohkem vett ja soojaks tuleb ajada kannu kere, pealegi kuumutavad kannud tavaliselt vee keemiseni, siis lasevad tal natuke aega muliseda ja alles seejärel lülitavad ennast välja, seda viimast juppi pole aga ei kohvi, tee ega kakao tegemiseks küll vaja. Mikrolaine ahjus läheb soojendamisele ka kruus ise, aga see pole eriline kaotus, sest kaudselt, vee kaudu soojendavad teda ka pliit ja keedukann. Nii et kasutage mikrot! Kui teil just lambi põletamisest ja raske klaastaldriku ja selle peal oleva veekruusi keerutamisest kahju pole.

Muuseas, paljud arvud on ümardatud või lihtsalt kuskil laepoolt võetud, nii et teadustööna ma seda juttu ei avaldaks. Samuti on jäetud arvestamata asjaolu, et ükski nendest seadeldistest ei tööta 100% kasuteguriga. Aga mis siis, populaarteaduslikke arvutusi võib ikka teha. Nüüd võiks keegi füüsikat ka tegelikult tundev inimene minu arutlustele kriitilise hinnangu anda. Aga kakao on enam-vähem, täitsa joodav.