У меня есть 0,3 кг кукурузного сиропа комнатной температуры (294 К). Удельная теплоемкость кукурузного сиропа составляет [2,72 кДж/(кг К)][1]. Я хочу нагреть его в микроволновой печи мощностью 1000 Вт, пока он не достигнет 394 К.
Я знаю, что
q=mcΔT
так
q = 0,3 кг * 2,72 кДж/(кг К) * 100 К
q = 81,6 кДж = 82 секунды в микроволновой печи мощностью 1000 Вт (1 кДж/сек).
По моему опыту, чтобы разогреть кукурузный сироп, требуется больше 82 секунд.
Как я должен учитывать посторонние переменные?
Из ответа Криса Х.: 82 секунды, чтобы поднять температуру + 111 секунд, чтобы выкипятить воду = 3 минуты 13 секунд в микроволновой печи мощностью 1000 Вт.
Важным фактором, который следует отметить, является то, что для получения кукурузного сиропа до 394K вам не нужно просто нагревать его, вы должны концентрировать его, выпаривая часть воды. Вы должны принять во внимание скрытую теплоту парообразования воды, около 2260 кДж/кг в интересующем диапазоне температур. Легко видеть, что это может быть основным фактором.
Твердые леденцы на 90% состоят из сахара ( Википедия ), а кукурузный сироп — на 76%. Таким образом, из ваших 300 г необходимо отогнать 49 г воды; это потребует 111 кДж в дополнение к повышению температуры, что более чем удвоит требуемую энергию (и время).
Честно говоря, я бы пошел по пути проб и ошибок, если вы собираетесь делать это для практических применений (например, угадать, как долго вам нужно поставить сироп в микроволновую печь).
Если вы действительно хотите построить точную математическую модель, вы должны принять во внимание некоторые вещи:
1000 Вт — это номинальная мощность микроволновки, а не точное количество энергии, которое она излучает из магнетрона. У вас также есть потеря энергии внутри самой печи, так как не вся испускаемая энергия достигает вашего объекта и поглощается им.
Кроме того, проникновение микроволн приведет к неравномерному приготовлению в зависимости от площади поверхности вашего объекта и отношения площади поверхности к объему, поэтому вам, возможно, придется прервать процесс, чтобы смешать жидкость до равномерной температуры 394K, или иметь температура поверхности выше температуры ядра.
Как предупреждали в комментариях, будьте ОЧЕНЬ осторожны при разогреве жидкостей в микроволновой печи. Если у вас есть стеклянные или керамические шарики, которые вы можете поместить в жидкость для нагрева, это хорошо.
пушистыйшеф
Румчо