Стекло, сталь, керамика?

 

Короткий ответ: пластик шишки лучше всего. Они поглощают тепло от заваривать воду менее быстро, в целом поглощает меньше тепла и медленнее отдает это тепло воздуху. 

 

Но чтобы действительно понять почему, нам нужно немного углубиться в физику.

 

На количество тепла, теряемого через конус, влияют три фактора:

• Проводимость - который измеряет, насколько быстро тепло проходит в конус и через него
• Удельная теплоемкость Емкость - сколько тепловой энергии требуется для изменения температуры конуса
• Потери тепла на поверхности - как быстро конус отдает тепло в атмосферу

 

Проводимость

Вы, наверное, помните из школьной науки lessons, что пластик хороший изолятор, а металл - хороший дирижер. Стекло и керамика находятся где-то посередине. Это говорит нам, что пластик По крайней мере, по проводимости - но насколько?

 

	акрил	Стекло	Фарфор	Нержавеющая сталь
Электропроводность (Вт / мК)	0.2	1	4-5	16

(Источник: https://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html)

 

Как видите, фарфор в 20-25 раз электропроводнее, чем акрил (типичный пластик). Это означает, что тепло будет перемещаться из вашего напитка в рожок гораздо быстрее.

 

Удельная теплоемкость

Далее мы рассматриваем, сколько энергии способен поглотить конус. Это называется удельная теплоемкость, и измеряется в джоули на кг на градус - другими словами, сколько джоули энергии, необходимой для изменения температуры одного килограмма материала на один градус.

 

	акрил	Стекло	Фарфор	Нержавеющая сталь
Удельная теплоемкость (Дж / кгC)	1250	753	1085	490

 

Так пластик требуется больше тепловой энергии на килограмм, чтобы повысить температуру на заданную величину. Однако типичный керамический конус весит в четыре раза больше, чем пластик конус, поэтому он будет поглощать примерно в 3,5 раза больше тепла при одинаковом изменении температуры.

 

Это часто сбивает людей с толку: часто можно услышать, как бариста говорят, что предпочитают керамические конусы, «потому что они удерживают больше тепла». Однако на самом деле это плохо, так как это означает, что он забирает больше тепла из заваривать воду.

 

Потери тепла на поверхности

Наконец, тепло покидает конус в атмосферу за счет конвекции или излучения.

 

Скорость конвекции зависит от температуры поверхности. Более проводящие материалы будут быстрее передавать тепловую энергию на поверхность. Когда тепло достигает поверхности, материалы с более низкой удельная теплоемкость станет горячее для данного количества теплопередачи. Так пластик, с меньшей проводимостью и более высокой удельная теплоемкость, будут терять значительно меньше энергии на конвекцию, чем другие материалы.

 

Скорость потери тепла излучением зависит не только от материала, но и от его структуры, в том числе от степени полировки, а также от температуры поверхности, поэтому ее трудно оценить расчетным путем. Стекло, фарфор и пластик все будут излучать одинаковое количество при заданной температуре. Сталь будет излучать гораздо меньше, но это компенсируется тем, что высокая проводимость и низкая удельная теплоемкость означает, что температура поверхности повысится намного быстрее. Кроме того, максимальная потеря тепла за счет излучения примерно вдвое меньше, чем за счет конвекции.

 

А как насчет изолированных конусов?

Воздух - лучший изолятор, чем любой из этих материалов, с проводимостью около 0,02 Вт / мК. Существуют некоторые конструкции конусов, которые используют это преимущество, используя либо двойную стенку для улавливания слоя воздуха, либо открытую сетчатую структуру, чтобы минимизировать количество материала, контактирующего с фильтром, оставляя его открытым для воздуха. Эти конструкции могут в некоторой степени удерживать тепло, но даже в этих случаях лучшим материалом для их изготовления все равно будет. пластик.

 

В стеклянных конусах с двойными стенками масса стекла все еще будет поглощать много тепла, прежде чем в игру вступит воздушный слой. А пластик Конус с двойными стенками подойдет намного лучше.

 

В конусах с металлической сеткой площадь поверхности металла по-прежнему значительна, а это означает, что он все еще будет отводить немного тепла от напитка и рассеивать его в атмосферу. Также будут возникать дополнительные потери тепла на внешней поверхности фильтра из-за испарения, которое является высокоэффективным способом передачи тепла в атмосферу. В конечном счете, использование материала, более близкого к пенополистиролу, сделает ту же работу намного лучше и дешевле.

 

Заключение

Итак, исходя из этих трех факторов, пластик шишки каждый раз побеждают - они поглощают тепло от заваривать воду менее быстро, в целом поглощает меньше тепла и медленнее отдает это тепло воздуху. Конструкция конуса, в частности его вес и площадь поверхности, имеют значение, но какой бы дизайн ни был выбран, пластик логический материал для использования.