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日常生活中,刚盛出的稀饭、热汤,往往需要等待较长时间,才能凉下来。这时,我们希望这些热饭快些凉下来,但是又不能太凉,而是维持一段适宜的食用温度。基于这种想法,我决定研究并设计温控餐具。
设计原理
在夹层碗的夹层中添加相变材料,可使碗内的汤汁状食物快速降温并维持一段时间的适宜温度。
相变材料的定义及用途
相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,在此过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热。
水是最常见的相变材料,当温度低于0℃时,水由液态变为固态(结冰,放热)。当温度高于0℃时水由固态变为液态(溶解,吸热)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量,而在融化过程中吸收大量的热能量。冰的数量(体积)越大,融化过程需要的时间越长。相变材料实际上可作为能量存储器,这种特性在节能、温度控制等领域用途广泛。
制作方法
首先用钻床在夹层碗的底部,钻出直径2.5厘米的小孔,将配制的相变材料加热融化,用滴管将其装于不锈钢碗的夹层中,再拿提前用车床制作的塑料封堵将小孔堵上,并用胶粘剂粘结封口。
我在一个不锈钢碗的夹层里加入硫酸钠水合盐作为相变材料,这种物质的熔点是32℃,由固体变为液体时吸热,由液体变为固体时放热,所以在一定时间内,它能把碗中物体温度恒定在32℃左右。这样一来,通过在夹层碗中加入相变材料制成了温控碗。
控温效果测定
我找来一个没有添加相变材料的夹层不锈钢碗,与温控餐具同时注入97℃的热水。用温度计测定碗内水温,进行了控温效果实验,测量结果如下:
研究小结
通过实验,我发现温控碗在7分钟时间内比普通不锈钢碗降温速度快,7分钟时碗内热水温度已降至52℃,这种温度的水适合人饮用;而普通不锈钢碗内热水为73℃,使人难以饮用。温控碗的降温优势明显,且在7分钟后温控碗的降温速度变缓,在十几分钟内有一定的恒温作用。
设计原理
在夹层碗的夹层中添加相变材料,可使碗内的汤汁状食物快速降温并维持一段时间的适宜温度。
相变材料的定义及用途
相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,在此过程中相变材料将吸收或释放大量的潜热。
水是最常见的相变材料,当温度低于0℃时,水由液态变为固态(结冰,放热)。当温度高于0℃时水由固态变为液态(溶解,吸热)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量,而在融化过程中吸收大量的热能量。冰的数量(体积)越大,融化过程需要的时间越长。相变材料实际上可作为能量存储器,这种特性在节能、温度控制等领域用途广泛。
制作方法
首先用钻床在夹层碗的底部,钻出直径2.5厘米的小孔,将配制的相变材料加热融化,用滴管将其装于不锈钢碗的夹层中,再拿提前用车床制作的塑料封堵将小孔堵上,并用胶粘剂粘结封口。
我在一个不锈钢碗的夹层里加入硫酸钠水合盐作为相变材料,这种物质的熔点是32℃,由固体变为液体时吸热,由液体变为固体时放热,所以在一定时间内,它能把碗中物体温度恒定在32℃左右。这样一来,通过在夹层碗中加入相变材料制成了温控碗。
控温效果测定
我找来一个没有添加相变材料的夹层不锈钢碗,与温控餐具同时注入97℃的热水。用温度计测定碗内水温,进行了控温效果实验,测量结果如下:
研究小结
通过实验,我发现温控碗在7分钟时间内比普通不锈钢碗降温速度快,7分钟时碗内热水温度已降至52℃,这种温度的水适合人饮用;而普通不锈钢碗内热水为73℃,使人难以饮用。温控碗的降温优势明显,且在7分钟后温控碗的降温速度变缓,在十几分钟内有一定的恒温作用。