Betydningen av størrelsen på overflaten av kokekjelen

[JEG]

Denne tråden stammer fra påstander og diskusjoner fra følgende tråd av @Finn Berger :
Short and shoddy

Målet med denne tråden er å komme til bunns i hvilken betydning overflaten på kokekjelen har på volumet som kokes bort.

Sekundert er det interessant å se om størrelsen på overflaten har en betydning for avkoking av DMS (og evt andre uønskede stoffer).

 

[JEG]

Min påstand er at diameteren har liten eller ingen ting å si. Fordampingen av vann er direkte resultat av energien som tilføres væsken, foruten energien som tapes til omgivelsene. Andre faktorer påvirker også dette (trykk, fuktighet i omgivelsene etc), men altså ikke overflaten på kjelen.

Dette stemmer dårlig med det som står i bryggebibler, som her i BYO: "During the boil, some of the water evaporates, thereby concentrating the wort. The amount of evaporation varies with the size and geometry of the kettle, the surface area exposed to the air, the intensity of the heat source and to a lesser extent other variables such as the ambient temperature, humidity, air pressure and any movement of air surrounding the kettle." Wort Boiling - Brew Your Own

Jeg finner ingen gode argumenter på hvorfor dette skal være tilfelle, men siterer @Miguel , og håper han tar del i den videre diskusjonen:

Ja, det er en regel som blir forandret med ren fordamping, vs fordamping ved koking. Husker ikke i det hele tatt hva som var greia,

Nå er jeg på tynn is her. Men selv om den er mer voldsom betyr ikke at det damper av mer enn hvis det er mindre voldsomt fra en større overflate, gitt samme tilførte energi?

Det eneste jeg kan relatere til IRL som sikre observasjoner. er at med nesten tilnærmet lik rulling på koking så fikk jeg mye mer avdamping (4.5L) med 50L kjele vs min siste 24L kjele hvor jeg så ca 2.3L, men med litt roligere rulling.

Jeg føler at spørsmålet om større diameter på kjelen fører til større avdamping er litt som om 1+1 = 2 (uten noe fiksfakseri! ) Så jeg antar at du må grave litt mer i termodynamikken, jeg har ikke noen spesielt gode svar på hvorfor videre enn det jeg lille jeg har sagt, men jeg er sikker på at det er sånn.

Slik jeg ser det så er det så enkelt som at større overflate = større "båndbredde" for å få ut damp (hvis "vannet" er i den formen) av kjelen. Hvis det blåser over et vann f.eks så vil partialtrykket over vannet synke, og da øker avdampingen. Jo større overflate jo mer kan dampe av.

Som en dårlig analogi hvis vi ser bort fra partrialtrykk og likt. Så blir det kanskje som Ohms lov?

Større overflate = høyere spenning? Potensialet for å dytte flere elektronter (vann) er større, mens R = konstant lav.

Jeg klarer ikke å finne gode artikler som peker på det ene aller andre. Selv om det er et forum (fysikk forum), føler jeg at jeg får litt gehør herfra: https://www.physicsforums.com/threads/time-to-reduce-volume-of-water-by-boiling.424174/ . Det finnes også flere "Hvor mange liter vann koker du vekk på 800 W i 45 min"-type oppgaver, som oppgir rent fasit uten å i det hele tatt snakke om overflate eller kjelegeometri.

 

[JEG]

(...)Sekundert er det interessant å se om størrelsen på overflaten har en betydning for avkoking av DMS (og evt andre uønskede stoffer).

Siterer og linker til en artikler som jeg føler i sum tilsier at dette betyr nada og nichts:
"Vaporization surface has no (measurable) impact on the evaporation quality. This result has been proven both theoretically and practically." Error - Cookies Turned Off
Ut fra dette er det da ingen fordel med stor overflate med tanke på kvaliteten på avdampen.

 

[JEG]

@Miguel, for sikkerhettskyld:
Det eneste jeg kan relatere til IRL som sikre observasjoner. er at med nesten tilnærmet lik rulling på koking så fikk jeg mye mer avdamping (4.5L) med 50L kjele vs min siste 24L kjele hvor jeg så ca 2.3L, men med litt roligere rulling.
Er dette med samme mengde væske og lik tilført effekt?

 

[Miguel]

@Miguel, for sikkerhettskyld:
Det eneste jeg kan relatere til IRL som sikre observasjoner. er at med nesten tilnærmet lik rulling på koking så fikk jeg mye mer avdamping (4.5L) med 50L kjele vs min siste 24L kjele hvor jeg så ca 2.3L, men med litt roligere rulling.
Er dette med samme mengde væske og lik tilført effekt?

Nesten lik rulling, er det jeg vil si.

 

[JEG]

OK. Med mindre effekten inn (og overføringen av denne samt varmetap) er omtrent lik, så er vel ikke tallene sammenliknbare?

 

[Finn Berger]

Jeg koker i alle fall (stadig) vekk like mye når jeg har fullt volum i 56-literskjelen min som når jeg har bare halvt volum. Og det betyr at jeg i prosent bare koker vekk halvparten så mye ved fullt volum.

 

[Miguel]

OK. Med mindre effekten inn (og overføringen av denne samt varmetap) er omtrent lik, så er vel ikke tallene sammenliknbare?

Inn-effekten ser man jo på kokeintsnsiteten, for å være litt uvitenskaplig. Men samme hva du gjør, så mener jeg at jo større overflate du har, jo mer avdamping vil du se. Jeg klarer ikke å forså noe annnet selv iallefall.

 

[JEG]

Jeg koker i alle fall (stadig) vekk like mye når jeg har fullt volum i 56-literskjelen min som når jeg har bare halvt volum. Og det betyr at jeg i prosent bare koker vekk halvparten så mye ved fullt volum.

Bare før jeg tar denne videre: Jeg forstår det dithen at du da koker med samme effekt og alt annet er likt?

EDIT: Helt kort: X watt i en tid vil gi deg Y damp i den tiden. Dersom du tilfører 2 kW i 60 minutter, og dette gir deg 3 liter avdamp, så gjør det det uansett om du har 15 eller 25 liter i kjelen. Har derfor aldri skjønt hvorfor bryggeverktøy bruker % avdamp. Kan dog være fordi man gjerne justerer effekten ut fra volum.

 

[JEG]

Inn-effekten ser man jo på kokeintsnsiteten, for å være litt uvitenskaplig. Men samme hva du gjør, så mener jeg at jo større overflate du har, jo mer avdamping vil du se. Jeg klarer ikke å forså noe annnet selv iallefall.

Det er nok mer enn litt lite vitenskaplig . Ser videre for meg at denne vil oppleves forskjellig ut fra geometri. Koking er jo gassbobler som kommer til overflaten. Summen av disse sier jeg er lik. Intensiteten ved å se på overflaten er jo ikke helt rett frem. Antall bobler totalt? Per cm2?


Jeg klarer ikke helt å se det vitenskaplige argumentet for du har for betydning av overflate når man snakker om koking. Ved fordamping er det selvfølgelig det, men da er det jo tilsvarende økt effekt.

 

[SigurdE]

Spørsmålet dreier seg om elementær varmelære. Energilova gjeld her som i alle andre situasjonar.

Avgitt energi er lik motteken energi.

Det er kokeplata som avgir energi, og det er effekt multiplisert med tid.

På mottakarsida får væska tilført energi og det skjer ein faseovergang frå væske til gass (damp). I tillegg vil energi gå ut til omgjevnadene.

Til større tapet til omgjevnadene er til mindre av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein stor og uisolert kjele med stor metalloverflate vil gje eit stort varmetap.

Til mindre tapet til omgjevnadene er til meir av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein liten og godt isolert kjele med lita metalloverflate vil gje eit lite varmetap.

Konklusjonen er at med gitt tilført effekt, vil det skje størst fordamping for den kjelen som har minst varmetap til omgjevnadene.

Toppoverflata på væska har inga betydning.

 

[erikraude]

Dette må jeg prøve når jeg kommer hjem. Jeg har en pinnekjøttgryte, vid og fin, og en høy smal sak. Én liter vann i hver, og full effekt på induksjonstoppen, så blir det spennende å se hvem som koker tørr først. Jeg er overbevist om at det blir pinnekjøttgryta.

 

[JEG]

Spørsmålet dreier seg om elementær varmelære. Energilova gjeld her som i alle andre situasjonar.

Avgitt energi er lik motteken energi.

Det er kokeplata som avgir energi, og det er effekt multiplisert med tid.

På mottakarsida får væska tilført energi og det skjer ein faseovergang frå væske til gass (damp). I tillegg vil energi gå ut til omgjevnadene.

Til større tapet til omgjevnadene er til mindre av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein stor og uisolert kjele med stor metalloverflate vil gje eit stort varmetap.

Til mindre tapet til omgjevnadene er til meir av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein liten og godt isolert kjele med lita metalloverflate vil gje eit lite varmetap.

Konklusjonen er at med gitt tilført effekt, vil det skje størst fordamping for den kjelen som har minst varmetap til omgjevnadene.

Toppoverflata på væska har inga betydning.

Takk! Veldig rart det tydeligvis er en "sannhet" på bryggesider at overflaten har en betydning. Som sagt tror jeg det er en sammenblanding med at man med større bunn kan oppleve å få mer energi tilført fra energikilden.

@erikraude : Dersom du overfører like mye effekt til begge, og de ikke har veldig forskjellige egenskaper mtp varmetap, så vil det gå like lang tid. Tar de ikke like lang tid, så har du ikke overført like mye energi i væsken.

 

[Finn Berger]

Spørsmålet dreier seg om elementær varmelære. Energilova gjeld her som i alle andre situasjonar.

Avgitt energi er lik motteken energi.

Det er kokeplata som avgir energi, og det er effekt multiplisert med tid.

På mottakarsida får væska tilført energi og det skjer ein faseovergang frå væske til gass (damp). I tillegg vil energi gå ut til omgjevnadene.

Til større tapet til omgjevnadene er til mindre av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein stor og uisolert kjele med stor metalloverflate vil gje eit stort varmetap.

Til mindre tapet til omgjevnadene er til meir av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein liten og godt isolert kjele med lita metalloverflate vil gje eit lite varmetap.

Konklusjonen er at med gitt tilført effekt, vil det skje størst fordamping for den kjelen som har minst varmetap til omgjevnadene.

Toppoverflata på væska har inga betydning.

Mao. så er det flere faktorer som avgjør hvor stor avdamping du får pr. tidsenhet? Men overflatens forhold til volumet er ikke en av dem?

Den pågående diskusjonen dreier seg i utgangspunktet om hvorvidt det er rimelig å anta at det trengs kortere tid for hjemmebryggere - som koker små volum på rundt 30 liter - å få fordampet dimetylsulfid'et (DSM) i vørteren enn det tar i et bryggeri med svære kjeler. Kan du si noe om det? Det kompliseres sikkert av at bryggeriene har avanserte og svært effektive systemer for varmeveksling - men om vi ser bort fra det?

For en stakkars pensjonert lektor med filologi-fagkrets er fysikk ikke så enkelt - skjønt jeg hadde alltid mye glede av å få kolleger i realistseksjonen til å prøve å få meg til å forstå filosofiske implikasjoner av moderne fysikk. Det var en pedagogisk utfordring for dem. Nå er den din.

 

[Finn Berger]

Bare før jeg tar denne videre: Jeg forstår det dithen at du da koker med samme effekt og alt annet er likt?

EDIT: Helt kort: X watt i en tid vil gi deg Y damp i den tiden. Dersom du tilfører 2 kW i 60 minutter, og dette gir deg 3 liter avdamp, så gjør det det uansett om du har 15 eller 25 liter i kjelen. Har derfor aldri skjønt hvorfor bryggeverktøy bruker % avdamp. Kan dog være fordi man gjerne justerer effekten ut fra volum.

Ja, det gjør jeg. 3500 watts Caso, og samme kjele i begge tilfellene.

 

[Tor.]

Dette må jeg prøve når jeg kommer hjem. Jeg har en pinnekjøttgryte, vid og fin, og en høy smal sak. Én liter vann i hver, og full effekt på induksjonstoppen, så blir det spennende å se hvem som koker tørr først. Jeg er overbevist om at det blir pinnekjøttgryta.

For å eliminere usikkerhet om tilført energi på forskjellige kjelebunner, kan det være en idé å bruke en dyppvarmer istf. en kokeplate. Da funker ikke tørrkoking, men måling/veiing av vannmengde etter samme tid burde gi like godt svar.

 

[erikraude]

For å eliminere usikkerhet om tilført energi på forskjellige kjelebunner, kan det være en idé å bruke en dyppvarmer istf. en kokeplate. Da funker ikke tørrkoking, men måling/veiing av vannmengde etter samme tid burde gi like godt svar.

Det er liksom ikke så relevant for det jeg lurer på. Jeg lurer jo på hva som gir meg mest fordampning av vann. Gryter har jeg mange av, men jeg bruker aldri dyppvarmer.

 

[Tor.]

Det er liksom ikke så relevant for det jeg lurer på. Jeg lurer jo på hva som gir meg mest fordampning av vann. Gryter har jeg mange av, men jeg bruker aldri dyppvarmer.

Det vil gi svar på overflatens betydning for fordamping av vann, uavhengig av hvor god beholderen er til å motta energi. Den praktiske nytten er sikkert mindre for dem som av en eller annen grunn ikke koker med dyppvarmer [emoji6], men er vi ikke på beinhard prinsipiell teoretisk diskusjon her?

 

[erikraude]

Det vil gi svar på overflatens betydning for fordamping av vann, uavhengig av hvor god beholderen er til å motta energi. Den praktiske nytten er sikkert mindre for dem som av en eller annen grunn ikke koker med dyppvarmer [emoji6], men er vi ikke på beinhard prinsipiell teoretisk diskusjon her?

Kanskje? Jeg trodde vi diskuterte hvordan man fordamper best når man brygger.

 

[Miguel]

Spørsmålet dreier seg om elementær varmelære. Energilova gjeld her som i alle andre situasjonar.

Avgitt energi er lik motteken energi.

Det er kokeplata som avgir energi, og det er effekt multiplisert med tid.

På mottakarsida får væska tilført energi og det skjer ein faseovergang frå væske til gass (damp). I tillegg vil energi gå ut til omgjevnadene.

Til større tapet til omgjevnadene er til mindre av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein stor og uisolert kjele med stor metalloverflate vil gje eit stort varmetap.

Til mindre tapet til omgjevnadene er til meir av den tilførte energien vil gå med til fordamping. Ein liten og godt isolert kjele med lita metalloverflate vil gje eit lite varmetap.

Konklusjonen er at med gitt tilført effekt, vil det skje størst fordamping for den kjelen som har minst varmetap til omgjevnadene.

Toppoverflata på væska har inga betydning.

Så Mjøsa fordamper like mye liter pr time som en kjele med vann? Ikke koking..