Волшебство, которое поможет привести напиток богов в нужные кондиции.
Перед вами магический Пивоохладитель — потрясающее изобретение, сделанное парой немцев в начале 21 века.
Возможно, вам доводилось наблюдать, как кто-то летом в тридцатиградусную жару вытаскивает из фонтана или из озера бутылку пива. Это неплохой способ охладить напиток. Разумеется, только если рядом нет Магического Пивоохладителя.
Выглядит Пивоохладитель как бочка объемом 20 литров. Внутри пиво, но, конечно, это может быть и что-то другое. Сверху расположен специальный рычаг. Стоит его потянуть, и пиво начнет охлаждаться. При этом больше ничего предпринимать не нужно, никакого электричества, никаких химикатов. Еще один занимательный факт заключается в том, что внешняя сторона бочки во время охлаждения будет горячей.
Как это возможно? За счет интересного физического процесса, основанного на термодинамике и свойствах определенного вещества.Сейчас мы рассмотрм, как работает эта система и ее отдельные компоненты. Следующая схема демонстрирует Пивоохладитель в разрезе.
В зоне А находятся 20 литров пива. Фиолетовым цветом помечен уже охлажденный напиток, а желтым – еще нет. Зоны В и C — это емкости, находящиеся под вакуумом с разным заполнением. В зоне В расположен испаритель (по сути вода), который опоясывает 20-литровую бочку с пивом. На схеме испаритель представлен в виде прямоугольников синего цвета. А зона С наполнена гранулами цеолита. Важно упомянуть, что зоны В и С соединены друг с другом, а проход закрыт герметичным клапаном. Рычаг, о котором шла речь вначале, меняет положение клапана, тем самым открывая проход из одной зоны в другую.
Теперь сконцентрируемся на отдельных компонентах системы.
Цеолит
Цеолит – это минерал, который как встречается в природе, обычно вблизи вулканов, так и искусственно синтезируется человеком. Он обладает очень интересными свойствами и необычной структурой. Минерал пористый, причем очень пористый. Если рассматривать его в микроскоп, то взору предстает будто бы система разветвленных каналов. По сути, цеолит — это твердая губка. А губка может впитывать или абсорбировать.
Если взять колбу, заполненную гранулированным цеолитом, и добавить воду, то вода начнет мгновенно впитываться, заполняя многометровую систему каналов. При этом способность «засасывать» у минерала настолько высока, что происходит выделение энергии в виде тепла. Именно поэтому внешняя сторона Пивоохладителя становится горячей.
Термодинамика
Важно понимать, что происходит в зоне В. Там, как уже говорилось, по сути находится вода. На самом деле, если рассматривать закрытое, герметичное пространство с водой детальнее, то там не только вода, но и ее насыщенный пар. Вот несколько прмеров, демонстрирующих, как это рабоатет.
Если оставить кастрюлю с водой открытой, то через какое-то время жидкость испарится. Если же закрыть ее крышкой, то этого не произойдет. Объясняется это тем, что во втором случае система «жидкость – пар» находится в состоянии динамического равновесия.
Равновесие означает, что количество испаряющейся жидкости и количество конденсирующейся равны. Соответственно, объем воды в закрытой кастрюле не будет меняться.
Теперь заменим кастрюлю на плотно закрытый сосуд. Предположим, что у нас два таких сосуда: один пустой, а в другом вода (и пар). Также сосуды соединены, а проход закрыт клапаном. Это как раз и есть конструкция Пивохладителя. Зоны В и С перекрытые клапаном.
Если открыть клапан, пар сможет поступать в другой сосуд до тех пор, пока система вновь не окажется в состоянии равновесия. В этом случае объем пара увеличится, а вода испарится, при этом ее объем уменьшится.
Рисунок демонстрирует описанный выше процесс. Фиолетовым цветом обозначена вода, а бирюзовым – ее насыщенный пар.
Испарение/Охлаждение
Последний элемент паззла заключается в том, что при испарении происходит уменьшение температуры поверхности, с которой это испарение происходит.
Например, когда вы выходите из душа, вам холодно. Именно из-за того, что оставшаяся влага быстро испаряется с тела.
Вернемся к Магическому Пивоохладителю. Время, сложить кусочки паззла в единую картинку.
Важно уточнить, что это тот же самый рисунок, что был в начале статьи. Если зону С с цеолитом завернуть вокруг зоны В против часовой стрелки то мы получим:
При нажатии рычага открывается клапан, блокирующий соединение двух емкостей, в одной из которых цеолит, а в другой вода.
Насыщенный пар начинает заполнять емкость с цеолитом, который в свою очередь засасывает его (переход из зоны В в С).
Вода в этот момент вода испаряется, уменьшаясь в объеме.
Но Динамическое равновесие не может установиться, так как цеолит очень быстро поглощает пар.
Вода продолжает испаряться.
Так как при испарении понижается температура, вода остывает охлаждая пиво. Более того, этот процесс настолько быстрый и бурный, что вода в какой-то момент начинает твердеть и леденеть.
Магический Пивоохладитель способен опустить температуру напитка до приятной области в 3-5 градусов Цельсия. Как только вся вода испарится и впитается цеолитом, охлаждение прекратится. Стоит отметить, что это занимает примерно 2,5 часа. К 3-5 градусам мы приходим через 40 минут после открытия клапана, а температура остается стабильной в течение 24 часов. Требуется подождать 40 минут, а затем можно 24 часа подливать прохладу.
Еще более крутым магический Пивоохладитель становится оттого, что он не одноразовый. Если нагреть цеолит, он отдаст всю воду обратно. Останется только закрыть клапан, завакуумировать, и можно начинать охлаждать по новой.
Без электричества и химии. Волшебство!
Всем приятного вечера!
