Jak obliczyć czas schłodzenia piwa do danej temperatury?

[darko]

Książek pod ręką nie mam, bo jakiś czas temu oddałem je do biblioteki
Ale za wikipedią:
woda 4189,9 J/kgK
Alkohol etylowy 2380 J/kgK
Dla białka i węglowdanów danych nie mam, ale ich cw jets z pewnością mniejsze niż cw wody.

[Krzysztof]

wszystko zależy od tego co ma większe ciepło właściwe - zasadniczo woda jako ciecz ma bardzo duże ciepło właściwe, dlatego można z dużym prawdopodobieństwem przyznać rację darko

A przyjrzyjmy się tematowi z innej strony.

Co to jest kaloria? Jest to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury wody lub w przypadku chłodzenia obniżenia 1 g substancji o 1 stopień. Gęstość wody 1g/cm sześcienny.

1 kaloria = 4,19 J (dzul)
Ciepło właściwe wody wynosi 4,19 kJ (kilodzula) czyli 1 kcal.


Jeżeli chcielibyśmy schłodzić dwa piwa np. "11" o gęstości (zakładam) około 1,025 /cm sześcienny i portera (zakładam) 1,05 /cm sześcienny i przyjmniemy, że jedno i drugie piwo ma taką samą objętość to porter będzie zawierał w sobie wiekszą ilość ciepła na jednostkę objętości.

Ponad to porter jest bardziej lepki i jak słusznie zauważył Darko wymiana ciepła przez konwekcję będzie mniej efektywna.

Jednakże różnice pomiedzy piwami są niewielkie - rzędu 2,5%.

Istotnie wraz ze wzrostem zawartości wody będzie wzrastała pojemność cieplna.
Dla przykładu ciężar własciwy alkoholu etylowego wynosi około 0,8 g/cm sześcienny a wody (destylowanej) 1,0 g/cm sześcienny.

Jeżeli przyszło by nam schłodzić 1 L alkoholu i 1 L wody to do schłodznia 1L alkoholu potrzebujemy mniej ciepła. Wykonując mieszaninę polegającej na dolaniu wody do czystego alkoholu wzrasta pojemność cieplna.
Przyjmując dane, które podał Darko: ciepło własciwe będzie rosło z 2380 J/kgK (dla alkohol etylowego) do 4189,9 J/kgK dla wody w zależności od udziału procentowego wody.

Rozważamy tu przypadki w przedziale ciężaru właściwego 0,8-1,0 g/cm sześcienny.

Natomiast piwo ma gęstość wyższą niż 1 g/cm sześcienny i w związku z tym potrzeba dostarczyć więcej ciepła do podgrzania lub więcej ciepła będzie trzeba odebrać podczas chłodznia.

Co wy na to? Może coś przeoczyłem?

[darko]

Zgadza się. Dzięki większej gęstości portera w butelce 500ml będzie go więcej (wagowo). "Twojej" jednenastki będzię 500 X 1,025 = 512,5 g, a portera 500 X 1,050 = 525g. Wynika z tego, że portera będzie o 2,44 % więcej. Biorąc pod uwagę ilości obniżających cw alkoholu i ekstraktu, moim zdaniem różnica ta jest mało znacząca. Krótko mówiąc, im mniej wody (a ona ma najwięszksze cw) tym teoretycznie szybsze chłodzenie.

[Krzysztof]

Zgadza się. Dzięki większej gęstości portera w butelce 500ml będzie go więcej (wagowo). "Twojej" jednenastki będzię 500 X 1,025 = 512,5 g, a portera 500 X 1,050 = 525g. Wynika z tego, że portera będzie o 2,44 % więcej. Biorąc pod uwagę ilości obniżających cw alkoholu i ekstraktu, moim zdaniem różnica ta jest mało znacząca. Krótko mówiąc, im mniej wody (a ona ma najwięszksze cw) tym teoretycznie szybsze chłodzenie.

Myślę, że róznica rzędu 2,5% to żadna różnica biorąc pod uwagę ogólne założenia.

Moim zdaniem piwo o niższym cięzarze właściwym będzie się szybciej ochładzało.

Weź proszę pod uwagę definicję kalorii:

1 kaloria to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama w naszym przypadku roztworu o 1 stopień np. Kelwina.

Zgodnie z twoimi wyliczeniami jezeli 0,5L "11" bedzie wazyło 512,5 a portera 525 g to w praktyce 'cięźsze piwo" bedzie akumulowało więcej ciepła więc trudniej będzie to piwo schłodzić.

[darko]

Muszę się z Tobą niezgodzić.

1 kaloria to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama w naszym przypadku roztworu o 1 stopień np. Kelwina.

Zgadza się. Ale ta definicja dotyczy tylko wody.

Zgodnie z twoimi wyliczeniami jezeli 0,5L "11" bedzie wazyło 512,5 a portera 525 g to w praktyce 'cięźsze piwo" bedzie akumulowało więcej ciepła więc trudniej będzie to piwo schłodzić.

O tym, ciepła będzie akumulował roztwór decyduje ciepło właściwe, a nie gęstość.

[Krzysztof]

Muszę się z Tobą niezgodzić.
Zgadza się. Ale ta definicja dotyczy tylko wody.



O tym, ciepła będzie akumulował roztwór decyduje ciepło właściwe, a nie gęstość.

Racja.

Znalazłem wartosci ciepła właściwego dla roztworu sacharozy:
% masy:
0% (woda) - 4,18
10% - 3,9473
20% - 3,4746

Jak widać róznice nie są duże. Wobec czego moze się okazać że o szybkości chłodzenia ma większy wpływ intensywność konwekcji niż coś innego.

[Krzysztof]

Postanowiłem policzyć ciepło, które zawiera piwo „11” i porter „22”
Skład piwa „11” [w % ]
Woda = 92
Ekstrakt = 4
Alkohol = 4
Średnio ważone ciepło właściwe piwa wynosi ( Cw wody + Cw ekstrakt + Cw alkohol) = 92*4,187 + 4*4,091 + 4 * 2,38 = 385,2 + 16,36 + 9,52 = 411,88 kJ/kg*K
Gęstość piwa „11” = 1,025 kg/L
Zatem 1 kg piwa „11” zajmuje 975,6 ml
Dalej ciepło właściwe odnoszące dla kilograma substancji , a w naszym przypadku piwa odnosi się do 975,6 ml piwa. Dla 500 ml proporcjonalnie wyniesie 210,68 KJ

Analogicznie dla piwa porter „22”
Skład piwa „22” [w % ]
Woda = 88
Ekstrakt = 6
Alkohol = 6
Średnio ważone ciepło właściwe piwa wynosi ( Cw wody + Cw ekstrakt + Cw alkohol)= 88*4,187+ 6*4,04+ 6* 2,38 = 368,46 +24,26 + 14,28 = 407 kJ/kg*K
Gęstość piwa „22” = 1,05 kg/L
Zatem 1 kg piwa „22” zajmuje 952,4 ml
Dalej ciepło właściwe odnoszące dla kilograma substancji , a w naszym przypadku piwa odnosi się do 952,4 ml piwa. Dla 500 ml proporcjonalnie wyniesie 213,28 KJ

Zatem porter akumuluje więcej ciepła o około 1,2 % tj: 210,68/213,28 = 98,78% - 100 = 1,2 %
Z mojego, inżynierskiego punktu widzenia różnica ta jest bardzo mała. Moim zdaniem szybkość chłodzenia będzie zależała od lepkości a ta jest niekorzystna dla portera.
Ponad to ilość ciepła akumulowana w cieczy = ciepło właściwe* Masa * różnica temperatur.
Dla cieczy odmierzanych w jednostkach objętości masa = objętość * gęstość.
Co wy na to? Może cos przeoczyłem?

[darko]

Skąd wiząłeś dane dot. cw ekstraktu? Podane przez Ciebie wielkości (4,091 dla "11" i 4,04 dla "22") wydają się być wysokie.

[Krzysztof]

Skąd wiząłeś dane dot. cw ekstraktu? Podane przez Ciebie wielkości (4,091 dla "11" i 4,04 dla "22") wydają się być wysokie.

Wartości znalazłem w internecie.
A mianowicie dla roztworu sacharozy ciepło własciwe wynosi:
0% (czyli woda) - 4,1868
10% - 3,9473
30% - 3,4746.

rożnicę: 4,1868-3,9473=0,239 / 10 i wyliczyłem o jaką wartość spada ciepło właściwe przy wzroście zawartości sacharozy o 1 % w roztworze. Stała ta wynosi dla zakresu 0-10% 0,2393 / stopien np. Kelwina.
Dla zakresu 10-30% wynosi 0,2364 / stopien np. Kelwina.

Dalej wyliczyłem wartości ciepła własciwego dla danego ekstraktu rzeczywistego w piwie.

[neofelis]

Robi się gorąco, więc warto wiedzieć, jak obliczyć czas schłodzenia piwa do danej temperatury? Np.: temperatura w pomieszczeniu z piwem: 20 st C, temperatura w lodówce: 5 st C. Albo odwrotnie czyli jak szybko piwo ociepla się jeśli wyciągnięte z lodówki (5 st) przebywa w temperaturze 20 st. Ktoś wie?

Ja zawsze chłodze na wyczucie, ale jak ktos ma iphona to polecam http://itunes.apple.com/app/ibeercoo...386195179?mt=8
za dwa dolce aplikacja do pomiaru czasu)

[IvanH]

Internet podpowiada, że jesteś autorem tej aplikacji. Jesteś? Reklamujesz się?


Opisz zasady działania programu...