Как работает электрочайник. Как работает электрический чайник: устройство, принцип действия, автоотключение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен электрический чайник. Как происходит нагрев воды в электрочайнике. Почему чайник автоматически отключается при закипании воды. Сколько времени требуется для закипания электрочайника.

Содержание

Устройство электрического чайника

Электрический чайник — это простой, но очень эффективный бытовой прибор для быстрого нагрева воды. Основные элементы конструкции электрочайника:

Корпус из пластика, металла или стекла
Нагревательный элемент (ТЭН) на дне чайника
Подставка с электрическими контактами
Крышка
Ручка
Кнопка включения
Индикатор работы
Фильтр от накипи в носике
Шкала уровня воды

Главным рабочим элементом является нагревательный элемент (ТЭН) на дне чайника. Он может быть открытым или закрытым под дном корпуса. При включении через ТЭН проходит электрический ток, который нагревает его и передает тепло воде.

Принцип работы электрочайника

Принцип работы электрического чайника основан на преобразовании электрической энергии в тепловую. Процесс нагрева воды происходит следующим образом:

Чайник наполняется водой и устанавливается на подставку
При нажатии кнопки включения замыкается электрическая цепь
Электрический ток проходит через нагревательный элемент
ТЭН нагревается и передает тепло воде
Вода нагревается до температуры кипения
При закипании срабатывает автоотключение

Нагрев происходит за счет теплопередачи от раскаленного ТЭНа к воде. При этом нагретые слои воды поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз, создавая конвекционные потоки. Это обеспечивает равномерный нагрев всего объема воды.

Как работает автоматическое отключение чайника

Важной функцией электрочайника является автоматическое отключение при закипании воды. Это обеспечивается с помощью биметаллического термостата. Принцип его работы:

При нагревании воды образуется пар
Пар по специальной трубке поступает к биметаллической пластине
Пластина нагревается и изгибается
При определенной температуре пластина размыкает электрическую цепь
Подача тока на нагревательный элемент прекращается

Таким образом, чайник автоматически отключается, когда вода достигает температуры кипения. Это предотвращает выкипание воды и повреждение прибора.

Сколько времени требуется для закипания электрочайника

Время закипания воды в электрочайнике зависит от нескольких факторов:

Мощность нагревательного элемента
Объем воды
Начальная температура воды
Материал корпуса чайника

В среднем, для закипания 1 литра воды в чайнике мощностью 2000-2400 Вт требуется 2-3 минуты. Чайники с большей мощностью (3000 Вт и выше) закипают быстрее — за 1-1,5 минуты.

Время нагрева можно рассчитать по формуле:

t = m * c * ΔT / P

Где:
t — время нагрева (с)
m — масса воды (кг)
c — удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг*°C)
ΔT — разница начальной и конечной температуры (°C)
P — мощность чайника (Вт)

Какую мощность потребляет электрочайник

Мощность современных бытовых электрочайников обычно составляет от 1500 до 3000 Вт. Наиболее распространены модели мощностью 2000-2400 Вт. От мощности зависит скорость нагрева воды:

1500-1800 Вт — экономичные модели, нагрев 1 л за 3-4 минуты
2000-2400 Вт — оптимальный вариант, нагрев 1 л за 2-3 минуты
2500-3000 Вт — быстрый нагрев, 1 л закипает за 1-2 минуты

При этом потребление энергии зависит не только от мощности, но и от времени работы. Чем быстрее закипает чайник, тем меньше электроэнергии он расходует на один цикл кипячения.

Преимущества электрических чайников

По сравнению с другими способами нагрева воды, электрочайники имеют ряд важных преимуществ:

Высокая скорость нагрева воды (2-3 минуты)
Автоматическое отключение при закипании
Безопасность использования
Энергоэффективность (КПД до 90-95%)
Компактные размеры
Простота в использовании
Доступная цена

Благодаря этим достоинствам электрические чайники стали самым популярным бытовым прибором для быстрого нагрева воды в домашних условиях.

Советы по выбору электрочайника

При выборе электрического чайника стоит обратить внимание на следующие характеристики:

Мощность — оптимально 2000-2400 Вт
Объем — от 1,5 до 2 л для семьи из 3-4 человек
Материал корпуса — нержавеющая сталь или термостойкий пластик
Наличие фильтра от накипи
Защита от включения без воды
Шкала уровня воды

Вращение на подставке на 360°
Скрытый нагревательный элемент

Также важно обратить внимание на удобство использования — форму ручки, способ открывания крышки, наличие подсветки. Выбирая чайник по этим критериям, вы сможете подобрать оптимальную модель для своих потребностей.

Как устроен электрический чайник, как он работает, разновидности ТЭН

Электрочайники наравне с другими бытовыми приборами прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Трудно найти квартиру или офис, в котором бы его не было.

Содержание статьи

Принцип работы электрического чайника
Разновидности ТЭН
Механизм автоматического отключения
Система защиты от перегрева
Подсветка и индикация включения

Принцип работы электрического чайника

Несмотря на огромнейший выбор моделей, устроены они все одинаково и достаточно просто. Понимая принцип работы, можно даже починить электрочайник самостоятельно, если возникнет такая необходимость.

Устройство чайника элементарное:

Корпус,
Подставка,
Нагревательный элемент,
Стеклянная колба,
Термостат.

Итак, рассмотрим, как же работает этот бытовой прибор. Внутрь корпуса наливают холодную воду, устанавливают на подставку и вставляют вилку в розетку. Далее включают прибор кнопкой или клавишей, которая может находиться как под ручкой, так и над ней, или быть встроена в крышку.

Потом начинает свою работу нагревательный элемент, расположенный в нижней части прибора. Вода нагревается до кипения и преобразовывается в пар, который оказывает действие на биметаллические пластины. Данные пластины в автоматическом режиме как раз и отключают электрочайник. Как видите, механизм абсолютно простой.

Для изготовления корпуса чаще всего используется термостойкая пластмасса или нержавеющая сталь, также достаточно распространены модели со стеклянным корпусом, реже керамические. К недостаткам пластиковых чайников можно отнести неприятный запах при нагревании и менее презентабельный вид. В то же время корпус из металла или стекла сильнее нагревается, и, случайно дотронувшись до него, можно обжечься.

Керамические модели тяжёлые и легко разбиваются. Объём ёмкости для воды, как правило, составляет от 1,5 до 2 литров.

Подставка представляет собой круглую платформу с контактом посередине. Через этот контакт нагревательный элемент подключается к электросети. Соответственно, снимая чайник с подставки, вы размыкаете контакты и автоматически отключаете его.

Из дополнительных элементов может присутствовать фильтр от накипи, который находится в носике чайника и представляет собой мелкую сетку.

Чем больше мощность чайника, тем быстрее закипает вода. Оптимальной считается мощность около 2000 Вт.

Разновидности ТЭН

Главным нагревательным элементом электрочайника является трубчатый электрический нагреватель (ТЭН). Он может быть выполнен в одном из 2 следующих вариантов:

Открытая спираль из нержавеющей стали, которая располагается внизу корпуса и постоянно соприкасается с водой. Такой тип ТЭНов преобладает в более дешёвых моделей. Для этих приборов характерно образование накипи внутри корпуса, которую приходится периодически чистить.
Диск, расположенный внутри корпуса и не имеющий непосредственного контакта с водой. Преимуществом такого варианты является отсутствие накипи на стенках ёмкости для воды и на ТЭНе устройства, соответственно эти модели легче мыть. Однако приборы такого типа относятся к более дорогой категории.

Механизм автоматического отключения

Во всех современных моделях электрочайников предусмотрена функция автоматического отключения. Многих забывчивых людей она спасает от сгорания прибора и от возникновения пожара в помещении. Эта функция срабатывает, когда прибор включили, а воду налить забыли.

Действие её элементарное, нагревается корпус ТЭНа и начинает нагревать биметаллическую пластину, когда температура превысит максимально допустимое значение, пластина изогнётся и разомкнёт контакты, выключив чайник.

Внимание! Если чайник кипит длительное время и не отключается, проверьте, плотно ли закрыта крышка прибора.

Система защиты от перегрева

Если же механизм автоматического отключения по какой-то причине не сработает, в этом случае предусмотрена в современных приборах защита от перегрева. Как это работает: ТЭН нагревается далее, затем начинает плавиться специальный штифт, который одним концом упирается в корпус ТЭНа. Он становится меньшего размера и размыкает контакты. Однако если эта защита сработает, то ваш чайник уже больше работать не будет.

Подсветка и индикация включения

В большинстве чайников имеется индикатор включённого состояния. Он срабатывает при нажатии клавиши включения, и даст вам знать, если забыли вставить вилку прибора в розетку или плохо установили чайник на подставку. Эта функция может быть реализована в виде неоновой лампочки, установленной в основании или клавише включения, или в виде светодиодной подсветки воды.

И в заключение совет; не доводите воду до полного закипания и своевременно производите очистку прибора от накипи, и тогда чай будет радовать вас своим неповторимым вкусом и ароматом.

Как работает электрочайник :: Класс!ная физика

Здесь есть всё!

История чайника.

Пришельцем из далекого прошлого можно назвать знакомый нам всем чайник. Родом он из Китая.

Именно в древнем Китае возникло и развивалось искусство чаепития. Хотя на сегодняшний день в мире более знаменита японская чайная церемония. Первые китайские керамические чайники изготовлялись из особой красной исинской глины, которая считалась лучшей для заваривания чая.

Эти чайники не изменяли цвет и запах чая, не трескались от горячей воды, позволяли чаю «дышать» и сохранять температуру, а со временем становились только все более красивыми.
Позднее тоже в Китае был изобретен фарфор, обладающий аналогичными свойствами. Затем чаепитие и, естественно, изготовление чайников появилось в Европе. Мастера начали выпускать чайники самых различных форм и видов.

В России чайники появились в 17 веке. Это были большие чайники , маленькие заварочные чайники, и конечно, самовары — чисто русское изобретение.

В 2003 году в с. Веськово Ярославской области был создан музей «Дом чайника», где собраны более 100 «интересных» чайников конца 19-начала 20 века.

Это и спиртовой чайник – прообраз русского самовара, огромный артельный чайник на 15 литров, морской чайник, безопасный даже при сильной морской качке и многие другие старинные чайники.

Долгие годы воду в чайнике нагревали, ставя его на огонь. Затем появились чайники со свистком,

чайники из жаропрочного стекла.

В наше время широко распространены электрические чайники. Но развитие техники идет вперед, и уже появился радиоуправляемый электрочайник, который включается путем отправки SMS. Его управляющее устройство настраивается на мобильник, и хозяин, не отрываясь от дел, может позвонить своему чайнику на кухню: давай, мол,- закипай.

Что же такое электрочайник ?

Говорят, что в Германии в конце 19 века уже выпускались первые электрические чайники.
Нагревательный элемент в них, похожий на электроплитку, находился в нижней части корпуса, под дном. Через несколько десятков лет была разработана первая защитная автоматика, выключавшая пустой чайник. Материалом для корпуса чайника первоначально служила медь, затем хромированная сталь, ещё позже алюминий.

В сегодняшних чайниках нагревательный элемент из нержавеющей стали может быть размещен в дне чайника, или же нагревателем может служить плоский металлический диск, имеющий более высокий коэффициент полезного действия. Вода, нагреваясь от электронагревателя, расположенного в нижней части корпуса и включённого в электросеть, очень быстро закипает, т.к. в результате конвекции нижние прогретые слои воды поднимаются вверх. Вода после кипячения долго сохраняет тепло, чему способствует жаропрочный, теплосберегающий корпус.

В современных чайниках корпус часто делают из пластмассы.

Для защиты от влаги электронагреватель размещён внутри металлической трубки, служащей экраном.
Корпус электрочайника размещается на подставке.
Современные электрочайники без шнура, но так было не всегда. Сначала шнур намертво крепился к чайнику, затем появился разделяемый разъем, и стало возможным отсоединить шнур, мешавший при разливании чая.
Сейчас чайники могут вращаться на подставке благодаря центральному коаксиальному контакту. Подставка имеет контактный разъём, одна его половина соединяется со шнуром питания электросети, а другая находится в дне корпуса и через выключатели связывается с нагревательным элементом. Когда чайник поднимают, разъём автоматически разрывается.

Все современные чайники снабжены функцией автоматического отключения при закипании воды или при её отсутствии. Поэтому в корпусе чайника есть два выключателя.

Один — полуавтоматический — для ручного включения нагревательного элемента и автоматического выключения его при кипении воды. Другой — для автоматического выключения нагревательного элемента при перегреве, когда в чайнике совсем нет воды. Кстати, чайники, отключающиеся при кипении, были изобретены еще в середине 20 века..
В обоих выключателях в качестве датчиков используются биметаллические пластины.
В полуавтоматическом выключателе биметаллическая пластина и выключатель, срабатывающий от давления на него сжимающейся пружины, называются контроллером.
Пар вскипающей воды подаётся с верху корпуса по трубке вниз на датчик температуры — биметаллическую пластинку контроллера, отключающего выключатель при достижении температуры воды 100°С.
Последние модели могут иметь крышку с блокирующим замком, защищающую нас от неожиданного открытия чайника.
Потребляемая мощность чайника — около 2000 Вт; скорость закипания воды (при напряжении 220 В и мощности 2000 Вт) — 1 л за 4 мин.

Новые электрочайники не оказывают вредного влияния на живой организм, т.к. имеют слабое электромагнитное поле.

В электрических чайниках часто выходят из строя нагревательные элементы, т.к. соли, растворенные в воде, разъедают металл. Электрочайник с золочёным нагревательным элементом предотвращает образование на нём накипи и повышает теплоотдачу. Золочение поверхностей замедляет процесс коррозии нагревательного элемента, но не устраняет навсегда.

Будьте осторожны!

Нельзя дотрагиваться до подставки, если от неё поднят корпус чайника, а вилка электросети подключена к розетке. Протирать её можно только при отключении вилки от электросети.

Разрез электрочайника с нагревательным элементом в дне корпуса:
1 — защитный фильтр;
2 — шкала;
3 — трубка подачи пара;
4 — биметаллическая пластина;
5 — контроллер;
6 — выключатель;
7 — кнопка блокировки открывающейся крышки;
8 — нагревательный элемент;
9 — подставка;
10 — индикаторная лампа.

По материалам Интернет.

А теперь попьём чайку?

Приятного Вам аппетита!

Другие страницы по теме «Физика в доме»:

Как работает электрочайник? История изобретения.
Как работает микроволновая печь? История изобретения.
Как работает электроутюг? История изобретения.
Чем мы пишем? История изобретения карандаша и ручки.
Незнакомые часы. История изобретения часов.
Физика стирки.

Как работают электрические чайники?

Как работают электрические чайники? — Объясните этот материал

Вы здесь: Домашняя страница > Домашняя жизнь > Электрочайники

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 1 мая 2021 г.

Машины на бензине… а люди на чае и кофе (по крайней мере, у меня дома)! Если ты пьешь кофе или чай ведрами, ты будешь рад кому-то один раз имел сообразительность изобрести сверхэффективный способ охлаждения воду в горячую, а именно, электрический чайник (также известный как электрический чайник). Наполните его водой, подключите, включите, и через пару минут у вас будет горячая вода пить или готовить. Как именно работает чайник? Почему это занимает так долго варить? И как он узнает, когда нужно выключить себя? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Электрический чайник — удобный способ получения тепловой энергии из электричества. Это водонагреватель, но также и устройство для преобразования энергии, которое иллюстрирует один из самых основных законов физики: сохранение энергии (подробнее обсуждается ниже).

Содержимое

Что такое электрический чайник?
Сколько времени закипает чайник?
Как работают проточные водогрейные котлы?
Как чайник узнает, когда его выключать?
«Механический эквивалент тепла»
Узнать больше

Что такое электрический чайник?

Чайники относятся к простейшим бытовым приборам. Поднимите крышку и загляните внутрь и вы увидите на самом дне емкости с водой спираль толстый металл, называемый нагревательным элементом. При включении чайника в электрическую розетку большой электрический ток течет в нагревательный элемент. Элементы сопротивление (тенденция любого материала останавливать электричество протекающий через него) превращает электрическую энергию в тепло. В другом словом, элемент нагревается. Поскольку он находится в прямом контакте с холодной водой, тепло передается воде за счет теплопроводности и быстро нагревается. это тоже.

Фото: Вверху: Нагревательный элемент внутри основания электрочайника показан на нашем верхнем фото. Внизу: в некоторых чайниках этот элемент скрыт от глаз под внутренним полом, чтобы он не «покрывался известковым налетом». Это более аккуратный дизайн, но он делает чайник гораздо более шумным.

Сколько времени закипает чайник?

Воду можно кипятить любым способом — даже в простой кастрюле на открытом огне или в плите — хотя закрытый чайник обычно намного быстрее: он останавливает утечку тепла, позволяет давлению повышаться быстрее (помните, что вода закипает, когда давление ее насыщенного пара равно атмосферному давлению), и помогает воде закипать быстрее. Но вы когда-нибудь расстраивались из-за того, как долго закипает чайник? Не! Удивительно то, что ваш чайник закипает так же быстро, как и Зачем.

Если вы продолжаете накачивать тепловую энергию на дно чайника (быстрее, чем уходит тепло через верх и бока), рано или поздно вода внутри него будет кипеть. Основной закон физики, называемый Закон сохранения энергии говорит нам о том, что если вам нужно вскипятить литр воды, начиная с одной и той же температуры, вам всегда придется добавлять одинаковое количество энергии, чтобы сделать это. Используете ли вы костер или чайник, микроволновую печь или какой-то удивительный устройство для перемешивания наподобие Джеймса Прескотта Джоуля (см. рамку ниже), количество энергии, которое необходимо затратить для кипячения воды, точно такое же.

Допустим, вы начинаете с 1 литра (примерно 1 килограмм, 2,2 фунта) холодной воды. около 10°C (50°F), и вы хотите поднять его на 90°C до точки кипения (100°C или 212°F). Количество энергии, которое вам нужно, составляет 4,2 × 1000 грамм × 90. градусы = 378 000 джоулей или 378 кДж.

Загадочное «4,2» — это постоянная величина, называемая удельной теплоемкостью воды. Каждый материал имеет различную удельную теплоемкость, которая представляет собой просто количество энергии, которую необходимо затратить, чтобы поднять температуру одного грамма материала на один градус Цельсия. Вам нужно добавить 4,2 джоуля энергии для повышения температуры 1 г воды на 1°С, поэтому удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/г/°С.

378 кДж для кипячения литра воды — это гораздо больше энергии, чем вы думаете. Энергосберегающая лампа с рейтингом 10 ватт использует 10 джоулей энергии каждую секунду (поскольку 1 ватт означает использование одного джоуля в секунду), поэтому для использования потребуется 37 800 секунд — около 10,5 часов. столько энергии, сколько наш чайник использует за одно кипячение!

Художественное произведение: Чайники потребляют много энергии для кипячения воды, но делают это быстро (примерно за 2,5 минуты), потому что они работают на большой мощности. С тем же количеством энергии вы могли бы питать микроволновую печь в течение примерно 8 минут, портативный компьютер в течение часа и 20 минут или энергосберегающую лампу в течение примерно 10,5 часов.

Если вы используете электрический чайник мощностью 2400 Вт, это означает, что он потребляет 2400 Вт. джоулей электрической энергии в секунду и положив (примерно) столько же количество энергии в воду в виде тепла каждую секунду, а также. Разделять 378 000 на 2400, и вы обнаружите, что чайнику требуется около 160 секунд. делать работу, что звучит почти правильно — Электрический чайник обычно закипает за 2–3 минуты. Старая пословица говорит, что кастрюля (чайник) под присмотром никогда не закипит, но это датируется временем когда большинство людей кипятили воду на ужасно неэффективных открытых угольные пожары. Электрический чайник может вскипятить воду всего за пару минут, потому что это может добавить тепла энергии к воде гораздо быстрее и эффективнее, чем открытый огонь (который позволяет теплу выходить во всех направлениях).

Если мощность вашего чайника составляет примерно 2400 Вт (Вт), а вы использовали электроэнергию для Великобритании питание 240 вольт (В), что означает ток, проходящий через элемент будет 2400/240 или 10 ампер (А). По бытовым меркам это здоровенный ток: для сравнения, маленькое зарядное устройство, которое у меня есть для моего iPod, потребляет максимальный ток. 0,67 ампер — чайник потребляет в 15 раз больше! Итак, ответ на как электрический чайник работает так быстро, используя относительно большой электрический ток. Количество произведенного тепла равно пропорциональна току в квадрате, поэтому большие токи производят гораздо больше тепла и нагревают предметы гораздо быстрее, чем более мелкие.

Фото: Скрытый нагревательный элемент типичного современного чайника, вид снизу. Элемент запаян в светло-серую центральную часть, и (если присмотреться) видны только два его вывода в правом нижнем углу. Темно-серый ободок (та часть, которой касается мой большой палец) представляет собой резиново-пластиковую прокладку, которая герметизирует нагревательный элемент внутри дна чайника и предотвращает просачивание воды. Длинная трубка наверху подает пар из чайника вниз к термостату, который отключает элемент в нужное время (как описано ниже).

Рекламные ссылки

Как работают проточные водогрейные котлы?

Если вы устали ждать и хотите, чтобы ваш чайник закипел быстрее, вы можете сделать только две вещи. Один использовать больше электрического тока, другими словами, купить более мощный чайник; другое использование состоит в том, чтобы использовать меньше воды.

Бойлеры/диспенсеры для воды быстрого приготовления (такие как Breville Hot Cup и Morphy Richards Meno), который на самом деле может вскипятить не больше чашки воды. быстро, комбинируйте эти методы. Они используют более мощный нагрев элемент, чем обычный чайник (обычно 3000 Вт или более) и они сконструированы таким образом, что элемент может безопасно работать при контакте с только небольшое количество воды. Если вы кипятите только (скажем) на четверть литра воды вам потребуется только четверть энергии — скажем, 100 000 джоулей. И если вы поставляете эту энергию с помощью элемента мощностью 3000 Вт, посчитайте, и вы обнаружите, что можете сделать это примерно за 30 секунд вместо обычного. 2,5 минуты. Видите ли вы здесь еще одно большое преимущество? Если ты вскипятить весь чайник, чтобы сделать всего один горячий напиток, вы эффективно тратит впустую три четверти энергии, которую вы потребляете. Кипячение только того количества воды, которое вам нужно, значительно экономит денег — и помогает окружающей среде тоже.

Откуда чайник знает, когда его выключать?

Работа: Как выключается электрический чайник. Там есть паровой клапан и трубка (желтая, 43 и 44), ведущие вниз от верхней части водяной камеры (серая, 38) к биметаллическому термостату и переключателю (оранжевый и красный, 1 и 2). Когда чайник закипает, пар свистит по этой трубке, нагревает термостат и заставляет его открываться, отключая нагревательный элемент (зеленый, 39) и останавливая кипение воды. Изображение из патента США 4,357,520: Электрический резервуар для кипячения воды с включаемыми сухими и чувствительными к потоку термочувствительными блоками управления Джона С. Тейлора, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Первые электрические чайники имели встроенную функцию защиты: их было относительно легко включить, пойти и сделать работу по дому или два, а затем забыть о них. Если бы ты был повезло, когда вы вернетесь через несколько минут, вы найдете свой кухня, наполненная облаками пара. Если вам не повезло, ваш чайник Элемент может перегореть, перегореть предохранитель или даже начать пожар.

К счастью, практически все современные чайники выключаются сами. автоматически с помощью термостатов (механических, электрических или электронные устройства, реагирующие на изменение температуры). Многие на основе конструкций, разработанных английским изобретателем Джон С. Тейлор, чей компании Otter Controls и Strix Ltd разработали более миллиард таких термостатов по всему миру.

Как они работают? Самые простые из них механические и используют биметаллический термостат (описан в нашей основной статье о термостатах), встроенный в элементный блок на дне чайника. Он состоит из диска два разных металла, тесно связанных друг с другом, один из которых расширяется быстрее других по мере повышения температуры. Обычно термостат изогнут в одном направлении, но когда горячая вода достигает точки кипения, Образующийся пар попадает в биметаллический термостат и внезапно заставляет его защелкнуть и согнуть в противоположном направлении, немного похоже на зонтик, выворачивающийся наизнанку на ветру. Когда термостат открывается, он нажимает на рычаг, который срабатывает. цепь, отключает электрический ток и безопасно выключает чайник. Более сложные термостаты для чайников (используются в системах такие как модный кофейный бойлер Marco Über) полностью электронные и позволяют нагревать воду до точной температуры и поддерживать ее в течение неопределенного времени путем многократного включения тока. и выкл.

Фото: Вот как в реальности выглядит типичный термостат-выключатель Strix. Я использовал точки того же цвета, что и на картинке выше, чтобы показать ключевые части этого старого разобранного чайника. Паровая трубка (желтая) подает пар к биметаллическому термостату. Термостат (оранжевый) выключает чайник. Коммутационный блок (красный) и несколько проводов соединяют термостат, выключатель питания (розовый) и беспроводной разъем (темно-синий) с двумя клеммами нагревательного элемента (зелеными). Термостат и переключатель привинчены к нижней части светло-серого скрытого нагревательного элемента (показан на фотографии выше на этой странице).

Фото: Крупный план биметаллического термостата (показан оранжевой точкой на другом фото).

«Механический эквивалент тепла»

Работа: Эксперимент Джоуля по поиску механического эквивалента тепла.

Электрические чайники могут показаться ужасно обыденными, но о них стоит прочитать и написать о том, потому что они блестяще иллюстрируют один из самых фундаментальные физические законы нашей вселенной: вы можете преобразовать один вид энергии в другой, но вы не можете создать энергию из воздуха или заставить ее исчезнуть в никуда. Эта чрезвычайно важная идея называется сохранением энергии, и английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889 гг.)) был одним из первых, кто докопался до сути.

Джоуль придумал блестящий эксперимент. Он прикрепил тяжелый груз (1) к веревке, накинутой на шкив (2), так что, когда вес падал, веревка вращала ось (3) и вращала гребное колесо внутри сосуда, полного воды (4). Он рассудил, что «механическая» энергия, которую он таким образом добавил к воде, превратится в тепловую энергию, слегка нагрев воду. После неоднократных опытов он успешно доказал, что энергия (или, как он ее называл, живая сила), теряемая падающим грузом, в точности равна энергии, приобретаемой нагревающейся водой. Таким образом, Джоуль подтвердил, что механическая энергия (или работа) и тепловая энергия были взаимозаменяемы, и результат был опубликован в знаменитой статье под названием «Механический эквивалент теплоты», которая до сих пор считается одним из наиболее важных подтверждений теория сохранения энергии.

Джоуль считал, что сможет найти доказательства своих идей в реальном мире. Все, что ему нужно было сделать, это найти водопад и измерять температуру вверху и внизу; падающая вода преобразует потенциал энергии в тепло, создавая разницу температур, которая, как он считал, подтверждала его теория. По его расчетам, могучий Ниагарский водопад был бы на пятую часть градуса теплее. внизу, чем наверху, хотя измерить это было бы довольно сложно! Пытаясь урегулировать этот вопрос, Джоуль взял с собой в медовый месяц несколько термометров. в Шамони, Франция, в 1847 году и попытался измерить там водопад, хотя и не смог сделать это достаточно точно. чтобы доказать свою точку зрения.

Узнать больше

Механический эквивалент тепла: Эта вводная статья из Википедии содержит очень хорошую иллюстрацию аппарата Джоуля.
Джеймс Прескотт Джоуль: В статье Википедии о Джоуле есть фотография того же аппарата из Лондонского музея науки.
Великие эксперименты в физике: рассказы из первых рук от Галилея до Эйнштейна Морриса Х. Шамоса. Dover, 1987. Глава 12 этой замечательной книги содержит репродукции некоторых оригинальных работ Джоуля 1845 и 1850 годов, в которых подробно объясняется, как проводился эксперимент. Он также включает больше информации об экспериментах Джоуля с водопадом.

Узнать больше

На фото: старомодный чайник Morphy Richards из нержавеющей стали. В этой модели биметаллический термостат и механизм переключения полностью скрыты в массивной ручке.

На этом веб-сайте

Вам могут понравиться другие статьи на нашем сайте, посвященные похожим темам:

Электричество
Тепло
Нагревательные элементы

Статьи

Горящее стремление к эффективности Тома Мерфи. Как я объяснил выше, для нагрева определенного количества воды до одной и той же температуры требуется одинаковое количество энергии, как бы вы ни решили это сделать. Но некоторые методы более эффективны, чем другие. Как объясняет Том Мерфи в этом замечательном посте в блоге, электрические чайники значительно эффективнее, чем чайники на плите и микроволновые печи.
Что более энергоэффективно — кипячение воды с помощью электрического чайника, чайника на газовой плите или микроволновой печи?: The Guardian, Notes & Queries, 2011. Читатели Guardian высказывают различные мнения об эффективности различных методов кипячения воды. .
Неудобные, суетливые или просто уродливые чайники от Элис Роусторн. The New York Times, 9 августа 2009 г. Почему чайники так плохо спроектированы? Этот писатель задается вопросом об эстетике, но, может быть, ей было бы лучше подумать о том, как наука и инженерия ограничивают конструкцию машины, которая может быстро и эффективно кипятить воду?

Книги

Чайник: благодарность Джонатана М. Вудмана. Aurum Books, 1997. Взгляд на 36 культовых чайников, в том числе на знаменитые дизайны WAS Benson, Peter Behrens (для AEG), Kenneth Grange и других, с упором на промышленный дизайн.

Патенты

Если вас интересуют настоящие технические подробности, почему бы не взглянуть на некоторые из многих патенты, описывающие, как работают приборы, похожие на чайники? Вот четыре, которые я выбрал, но вы найти намного больше в записях.

Предохранитель Мориса Ли Уорнера: модифицированный предохранитель, предотвращающий выкипание электрических кофеварок. Патент США 1794045, 24 февраля 1931 г.
Электрический кофейник от Ambrose Olds. Электрическая кофеварка, поддерживающая заданную температуру напитка. Патент США 1998732. 23 апреля 1935 г.
Электрическая емкость для кипячения воды с включаемыми сухими и чувствительными к потоку термочувствительными блоками управления, разработанными Джоном К. Тейлором. Патент США 4,357,520, 2 ноября 1982 г.
Устройство термочувствительного контроля для контейнеров, снабженных электрическими погружными нагревателями, John C. Taylor et al. Патент США 4 621 186. 4, 19 ноября86.

Видеоролики

Биметаллическое лезвие мгновенного действия Демонстрация доктора Джона Тэйлора ОБЕ: Джон Тэйлор демонстрирует, как биметаллический термостат чайника включается и выключается.
Не выключайте: доктор Джон К. Тейлор: Беседы в Google: вдохновляющая речь пионера чайников.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2011/2020) Электрочайники. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-electric-kettles-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу