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在学习完热力学第一定律和能量守恒定律后,我们知道了能量在转化过程中总是守恒的,但最近与父母在烹饪食物时,母亲认为小火量有利于节能,而父亲却持相反意见,认为大火量烹饪时间短。于是我们一家人利用现有家庭厨房中的设施,通过两组家庭小实验进行验证,分析出哪种烹饪方式更有利于节约燃料。
第一组实验:
实验器材:手表、电子秤、燃气灶、家用锅各一台,1kg的排骨3份,1.6kg的水3份。
实验过程:按照平常蒸煮排骨的方式,用1.6kg的水煮烂排骨。第一次自始至终采用大火量蒸煮,把排骨煮烂耗时24min,测得消耗液化石油气0.191kg;第二次除始终控制用小火量蒸煮外,其他条件均相同,把排骨煮烂的程度与第一次相同,耗时29min,测得消耗液化石油气0.202kg;第三次采用水未沸腾之前用大火加热,待水沸腾之后,改用小火量加热,其他条件和前两次相同,待排骨煮烂的程度与前两次相同时耗时26min,测得消耗液化石油气0.156kg。
实验结果:相比前两种做法,第三种做法消耗液化石油气较少,分别比第一次、第二次节约能源22.4%、29.5%。
第二组实验:
实验器材:手表、电子秤、可调式电热锅、电度表各一台,0.5kg的米2份,1.4kg的水2份。
实验过程:第一次以小功率方式加热,待米做熟时耗时44min,测得用去电能0.273度。第二次采用水未沸腾之前以最大功率加热,当水沸腾之后用小功率加热,待米做熟时耗时30min,测得用去电能0.231度。
实验结果:相比小功率这种做法,先大功率加热至水沸腾后采用小功率的做法,电能消耗较少,节约电能达到18.2%。
由此我们发现不同的加热方法直接影响着能源的消耗量。首先,在烹饪过程中,燃烧煤气所产生的化学能和消耗的电能一部分转化为热量向外散热。但在空气流通状况下,以下几种因素直接决定着热源向外散热的程度。一是加热时间的长短,加热时间越长,向空气传递的热量也就越多,反之亦然;二是热源与空气接触面积的大小,热源与空气接触的面积越大,向空气传递的热量也就越多,反之亦然;三是热源和空气之间的温度差,热源与空气之间的温度差越大,向空气传递的热量也就越多,反之亦然。
在第一组实验中,由于烹饪时的厨具和环境没有发生变化,因此,在可以忽略的状态下,加热时间的长短成为影响能量转化的最主要因素,根据实验结果,应用小火量、小功率的加热时间较长,故在能量转化过程中向外散热较多,能量消耗较大,不利于能量的节约。
既然用小功率加热食物不能节省能源,那么应用大火量的加热方式为什么能量消耗较多?这是因为在标准大气压下,当水温达到100℃时,水温不再升高,而是通过汽化的现象释放能量。在第一、二组实验过程中,用水在非密闭的锅内蒸煮食物,当水沸腾后,水分吸收的热量将通过汽化的现象释放吸收的能量。如果在烹饪过程中,一直用大火量的方式烹饪食物,只能加剧水的蒸发程度,这也就意味着大火量、大功率蒸煮食物并不能达到加速食物煮熟的速度。如果在水处于沸腾状态时,采用小火量、小功率的方式進行加热,虽然时间略长一下,向空气传递的热量较多一些,但相比煤气的消耗量、电量的消耗仍然较少,这也就是第一组第一次实验中一直用大火量烹饪食物时消耗天然气较多的原因。所以,相比一直用大火量烹饪食物这种做法,先采用大火量使其温度达到沸点,然后再采用小火量、小功率加热的方法更加节能。
作者单位:湖北省武汉市第十一中学高三(2)班
第一组实验:
实验器材:手表、电子秤、燃气灶、家用锅各一台,1kg的排骨3份,1.6kg的水3份。
实验过程:按照平常蒸煮排骨的方式,用1.6kg的水煮烂排骨。第一次自始至终采用大火量蒸煮,把排骨煮烂耗时24min,测得消耗液化石油气0.191kg;第二次除始终控制用小火量蒸煮外,其他条件均相同,把排骨煮烂的程度与第一次相同,耗时29min,测得消耗液化石油气0.202kg;第三次采用水未沸腾之前用大火加热,待水沸腾之后,改用小火量加热,其他条件和前两次相同,待排骨煮烂的程度与前两次相同时耗时26min,测得消耗液化石油气0.156kg。
实验结果:相比前两种做法,第三种做法消耗液化石油气较少,分别比第一次、第二次节约能源22.4%、29.5%。
第二组实验:
实验器材:手表、电子秤、可调式电热锅、电度表各一台,0.5kg的米2份,1.4kg的水2份。
实验过程:第一次以小功率方式加热,待米做熟时耗时44min,测得用去电能0.273度。第二次采用水未沸腾之前以最大功率加热,当水沸腾之后用小功率加热,待米做熟时耗时30min,测得用去电能0.231度。
实验结果:相比小功率这种做法,先大功率加热至水沸腾后采用小功率的做法,电能消耗较少,节约电能达到18.2%。
由此我们发现不同的加热方法直接影响着能源的消耗量。首先,在烹饪过程中,燃烧煤气所产生的化学能和消耗的电能一部分转化为热量向外散热。但在空气流通状况下,以下几种因素直接决定着热源向外散热的程度。一是加热时间的长短,加热时间越长,向空气传递的热量也就越多,反之亦然;二是热源与空气接触面积的大小,热源与空气接触的面积越大,向空气传递的热量也就越多,反之亦然;三是热源和空气之间的温度差,热源与空气之间的温度差越大,向空气传递的热量也就越多,反之亦然。
在第一组实验中,由于烹饪时的厨具和环境没有发生变化,因此,在可以忽略的状态下,加热时间的长短成为影响能量转化的最主要因素,根据实验结果,应用小火量、小功率的加热时间较长,故在能量转化过程中向外散热较多,能量消耗较大,不利于能量的节约。
既然用小功率加热食物不能节省能源,那么应用大火量的加热方式为什么能量消耗较多?这是因为在标准大气压下,当水温达到100℃时,水温不再升高,而是通过汽化的现象释放能量。在第一、二组实验过程中,用水在非密闭的锅内蒸煮食物,当水沸腾后,水分吸收的热量将通过汽化的现象释放吸收的能量。如果在烹饪过程中,一直用大火量的方式烹饪食物,只能加剧水的蒸发程度,这也就意味着大火量、大功率蒸煮食物并不能达到加速食物煮熟的速度。如果在水处于沸腾状态时,采用小火量、小功率的方式進行加热,虽然时间略长一下,向空气传递的热量较多一些,但相比煤气的消耗量、电量的消耗仍然较少,这也就是第一组第一次实验中一直用大火量烹饪食物时消耗天然气较多的原因。所以,相比一直用大火量烹饪食物这种做法,先采用大火量使其温度达到沸点,然后再采用小火量、小功率加热的方法更加节能。
作者单位:湖北省武汉市第十一中学高三(2)班