изображение загрузчика

Стекло, Сталь, Керамика?

Краткий ответ: пластик шишки самые лучшие. Они поглощают тепло от заваривать воду менее быстро, поглощают меньше тепла в целом и отдают это тепло воздуху медленнее.

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

Есть три вещи, которые влияют на то, сколько тепла вы теряете через конус:

  • Проводимость - который измеряет, как быстро тепло проходит в и через конус
  • Удельная теплоемкость Вместимость - сколько тепловой энергии требуется, чтобы изменить температуру конуса
  • Потеря тепла на поверхности - как быстро конус отдает тепло атмосфере

Проводимость

Вы, наверное, помните из уроков естествознания в средней школе, что пластик хороший изолятор, а металл хороший дирижер, Стекло и керамика падают где-то посередине. Это говорит нам о том, что пластик по крайней мере, выигрывает от проводимости, но насколько?

акрил Стакан Фарфор Нержавеющая сталь
Проводимость (Вт / мК) 0.2 1 4-5 16

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

Как вы можете видеть, фарфор в 20-25 раз так акрил (типичный пластик). Это означает, что тепло будет выходить из вашего напитка в конус гораздо быстрее.

Удельная теплоемкость

Далее мы рассмотрим, сколько энергии способен поглощать конус. Это называется удельная теплоемкостьи измеряется в джоулей за кг за градус - другими словами, сколько джоулей энергии требуется, чтобы изменить температуру одного килограмма материала на один градус.

акрил Стакан Фарфор Нержавеющая сталь
Удельная теплоемкость (Дж / КГК) 1250 753 1085 490

So пластик требует больше тепловой энергии на килограмм, чтобы увеличить температуру на заданную величину. Тем не менее, типичный керамический конус весит в четыре раза больше, чем пластик конус, поэтому он будет поглощать примерно в 3.5 раз больше тепла в целом при одинаковом изменении температуры.

Это часто приводит людей в замешательство: баристы часто говорят, что они предпочитают керамические конусы «потому что они держат больше тепла». Тем не менее, это на самом деле плохо, так как это означает, что он берет больше тепла из заваривать воду.

Потеря тепла на поверхности

Наконец, тепло покидает конус в атмосферу в результате конвекции или излучения.

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

Скорость потери тепла от излучения зависит не только от материала, но и от его структуры, в том числе от того, насколько он отполирован, а также от температуры поверхности, поэтому его трудно оценить расчетным путем. Стекло, фарфор и пластик будет излучать одинаковое количество для данной температуры. Сталь будет излучать гораздо меньше, но это компенсируется тем, что высокая электропроводность и низкий удельная теплоемкость означает, что температура поверхности станет намного быстрее. Кроме того, максимальные потери тепла от излучения составляют примерно половину потерь от конвекции.

А как насчет изолированных конусов?

Воздух является лучшим изолятором, 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 захвата слоя воздуха, либо открытую сетчатую структуру, чтобы минимизировать количество материала, контактирующего с фильтром, оставляя его открытым для воздуха. Эти конструкции могут в некоторой степени способствовать сохранению тепла - однако 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 воздушный слой вступит в игру. пластик Конус с двойными стенками будет работать намного лучше.

В конусах типа металлической сетки площадь поверхности металла все еще значительна, что означает, что он все же будет отводить некоторое количество тепла от варки и рассеивать его в атмосферу. Также будут происходить дополнительные потери тепла на внешней поверхности фильтра из-за испарения, что является очень эффективным способом передачи тепла в атмосферу. В конечном счете, использование материала, близкого к пенополистиролу, сделало бы ту же самую работу намного лучше и дешевле.

Вывод

Итак, основываясь на этих трех факторах, пластик шишки побеждают каждый раз - они поглощают тепло от заваривать воду менее быстро, поглощают меньше тепла в целом и отдают это тепло воздуху медленнее. Дизайн конуса, особенно его вес и площадь поверхности, играют роль, но независимо от того, какой выбор дизайна сделан, пластик это логичный материал для использования.