¿Necesita una taza "inteligente" o bastante común, o qué tan rápido se enfría el café?

Los artilugios entran a nuestras vidas con firmeza e inevitablemente. Algunos inmediatamente encuentran su nicho, otros toman tiempo. Y hay quienes los vendedores astutos están tratando de imponernos. El café es uno de los pilares de la TI. No es sorprendente que la comercialización fuera más allá del alcance de las variedades de café y los tipos de máquinas de café.

Aquí, por ejemplo, un artículo sobre una taza para mantener la temperatura. La idea parece ser buena: establezca la temperatura deseada desde su teléfono inteligente y disfrute de la bebida por un tiempo ilimitado (pero en realidad bastante limitado para usted) Pero la frase me atrapó

se estima que la temperatura de confort dura solo 37 segundos

Es cierto que no está claro quién calculó y cómo. Y a primera vista parece algo inverosímil. Pero la incredulidad subjetiva no puede ser un argumento. Vamos a hacerlo bien.

Hay una revisión de los materiales disponibles y sus propias medidas.

Poco de teoría

El autor indica una "temperatura confortable" 60-55º. En el caso general, este es el problema de la ley de enfriamiento de Newton:

La solución tiene la forma:

$$

$$T (t) = T_ {0} + (T_ {s} - T_ {0}) e ^ {- kt};$$

donde $$$T_ {s}$- temperatura ambiente, y $$$T_ {0}$Es la temperatura inicial del objeto, k es el coeficiente de conductividad térmica.

La velocidad de enfriamiento, respectivamente:

$$

$$\ frac {dT} {dt} = k (T_ {s} - T_ {0});$$

Por lo tanto, la velocidad de enfriamiento es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el objeto y el medio ambiente. Es decir, la velocidad máxima de enfriamiento será inmediatamente después de la cocción (95º, la diferencia es 70-75º) y a 60º la diferencia con el medio ambiente será de solo 35-40º. No tanto Y para que el café se enfríe a 55º en 37 segundos, la velocidad de enfriamiento debe ser de 8º / min.

Desafortunadamente, k en esta fórmula depende del círculo mismo, y solo puede calcularse empíricamente. Es cierto que una búsqueda en Internet produce bastante trabajo práctico para medir la velocidad de enfriamiento de una taza de agua. Por ejemplo, trabajo que tiene un propósito muy cercano, y aquí está su resultado:



Es decir, en un vidrio ordinario, la velocidad de enfriamiento es de 1.2 grados por minuto a 60ºC. Hablando de 37 segundos, durante los cuales el agua se enfriará en 0.74º, esto es pura comercialización. Con la "temperatura confortable" declarada por el autor de 60-55º, el tiempo de enfriamiento será de más de 4 minutos.

Pero tal resultado (1.2º / min) me pareció demasiado optimista. Por lo tanto, decidí plantear mis viejos experimentos, donde comparé la velocidad de enfriamiento del té y el café.

Medidas

Para medir la temperatura, se utilizó un sensor DS18B20 (el fabricante indica una precisión de 0.5º en el rango de -10 + 85, el sensor se incluyó en el Registro Estatal de Instrumentos de Medición) y un adaptador USB-UART en el FT232 (cualquier USB-UART es adecuado).



Hay muchos programas que funcionan con 1 cable a través de RS-232. La mayoría de ellos aceptan comunicaciones virtuales. Usé mi programa, porque en ese momento necesitaba más de 2 sensores, y los programas gratuitos o demostraciones no lo permitían.
Compararemos una taza de cerámica ordinaria y una taza térmica anónima.


Tazas para probar

La medida vierte agua por igual, aunque la capacidad del termomolde es mayor.


Horario de enfriamiento.

El enfriamiento se muestra desde un punto, aunque al verter líquido, la temperatura inicial fue diferente para diferentes tazas. El rango objetivo para nosotros es 60-55º. El tiempo de enfriamiento de una taza térmica cerrada desde el momento en que se prepara la bebida hasta una temperatura "cómoda" es de casi una hora. Sin tapa, unos 20 minutos. Y aquí la taza "inteligente" sería útil. Si al menos se dieron algunas de sus características. Y luego, si enfría el café la misma media hora, ¿por qué es necesario?


Enfriamiento de 60 a 55º

Resultados

Pérdidas de calor de una termomuga sin una cubierta de 9 W al mismo 60 º. Es probable que el mencionado "círculo inteligente" tenga las mismas pérdidas de calor (ya que la ausencia de una cubierta es la principal contribución a las pérdidas). Y si la batería de la taza es inferior a 3 Wh • (incluso cuando está descargada a cero), la taza inteligente no durará más de 20 minutos. Es decir, no más que una taza térmica cerrada.

Conclusiones

1. En una taza de cerámica común, el café se enfría de 60º a 55º en más de 6 minutos y medio, en una taza térmica, casi 17 minutos.
2. Una taza térmica sin tapa prácticamente no tiene ventaja sobre una normal.
3. Como mostraron las mediciones, la tapa, y no las paredes de la taza, hace la mayor contribución.
4. Como ya se mencionó en los comentarios al artículo principal, la mejor manera es una termo-taza masiva, que enfría la bebida de 90-95º a una temperatura agradable. Es cierto que para los materiales disponibles (metal o cerámica), la masa será demasiado grande para enfriar la bebida hasta exactamente 60. En este caso, una taza llena de líquido sería una opción interesante. Una bebida le daría la cantidad correcta de calor al agua en las paredes, y luego este aumento de la masa de líquido mantuvo la temperatura deseada por más tiempo. Y si permite agregar refrigerante, puede establecer la temperatura deseada.

Y si bebe té o café con leche, entonces el problema del enfriamiento inicial ya está resuelto.

Entonces, si, además de su teléfono inteligente, reloj inteligente, auriculares y más, no desea cargar una taza (!), Entonces una taza masiva con tapa es su opción.