دم افزار پلاستیکی، شیشه ای، سرامیکی یا فلزی. کدام بهتر است؟
Sunday، ۲۰ Farvardin ۱۴۰۲
پایدارترین ماده از لحاظ ثبات دمایی که می توان از آن برای جنس دم افزار استفاده کرد چیست؟
پاسخ کوتاه این است: دم افزار های پلاستیکی بهترین هستند. آنها گرمای آب دم آوری را با سرعت کمتری جذب می کنند، به طور کلی گرمای کمتری را جذب می کنند و این گرما را آهسته تر به هوا منتقل می کنند. برای اینکه واقعا بفهمیم چرا پلاستیک بهترین انتخاب از منظر دم آوری است، باید کمی به فیزیک بپردازیم. سه عامل وجود دارد که بر میزان گرمایی که از طریق دم افزار از دست می دهید تأثیر می گذارد:
رسانایی - که سرعت انتقال گرما به دم افزار و از طریق دم افزار را اندازه گیری می کند.
ظرفیت گرمایی ویژه - چه مقدار انرژی گرمایی برای تغییر دمای دم افزار لازم است.
از دست دادن گرما در سطح - دم افزار با چه سرعتی گرما را به هوا می دهد.
رسانایی
احتمالا از درس های علوم دبیرستان به یاد دارید که پلاستیک عایق خوبی است و فلز رسانای خوبی است. شیشه و سرامیک جایی در این بین قرار دارند. این موضوع به ما می‌گوید که پلاستیک حداقل در رسانایی برنده است - اما چقدر؟
(منبع: engineeringtoolbox.com)
همانطور که می بینید، رسانایی سرامیک 20 تا 25 برابر اکریلیک (یک پلاستیک معمولی) است. این بدان معنی است که گرما خیلی سریعتر از مخلوط آب و قهوه شما خارج می شود و به دم افزار انتقال پیدا می کند.
ظرفیت گرمایی ویژه
در مرحله بعد، ما در نظر می گیریم که دم افزار چقدر گرما می تواند جذب کند. این المان ظرفیت گرمایی ویژه نامیده می‌شود و بر حسب ژول بر کیلوگرم بر درجه اندازه‌گیری می‌شود - به عبارت دیگر، چند ژول انرژی لازم است تا دمای یک کیلوگرم ماده یک درجه تغییر کند.
بنابراین پلاستیک انرژی گرمایی بیشتری در هر کیلوگرم مصرف می کند تا دمای آن به میزان معینی افزایش یابد. با این حال، یک دم افزار سرامیکی معمولی چهار برابر بیشتر از یک دم افزار پلاستیکی وزن دارد، بنابراین سرامیک در کل برای تغییر دما حدود 3.5 برابر گرمای بیشتری جذب می کند.
این مورد اغلب مردم را به خود مشغول می کند: شنیدن این موضوع از باریستاها رایج است که می گویند دم افزار های سرامیکی را ترجیح می دهند «زیرا گرمای بیشتری را نگه می دارند». با این حال، این در واقع یک چیز بد است، زیرا به این معنی است که گرمای بیشتری از آب دم آوری می گیرند.
اتلاف حرارت در سطح
در نهایت، گرما از طریق دم افزار یا به روش همرفت یا تابش به اتمسفر انتقال پیدا می کند. سرعت انتقال گرما به روش همرفت به دمای سطح بستگی دارد. مواد با رسانایی بیشتر انرژی گرمایی را سریعتر به سطح منتقل می کنند. هنگامی که گرما به سطح می رسد، مواد با ظرفیت گرمایی ویژه کمتر برای مقدار معینی از انتقال حرارت داغ تر می شوند. بنابراین پلاستیک با رسانایی کمتر و گرمای ویژه بالاتر، نسبت به مواد دیگر انرژی کمتری را در اثر همرفت از دست می‌دهد.
نرخ از دست دادن گرما به روش تابشی نه تنها به جنس ماده بلکه به ساختار آن، از جمله میزان صیقلی بودن آن و همچنین دمای سطح بستگی دارد، بنابراین تخمین زدن یا محاسبه دشوار است. شیشه، سرامیک و پلاستیک همگی مقدار مشابهی را برای یک دمای معین تابش می کنند. استیل نسبتاً کمتر تابش می کند، اما این ویژگی استیل با این واقعیت جبران می شود که رسانایی بالا و گرمای ویژه کم به این معنی است که دمای سطح بسیار سریعتر داغ می شود. علاوه بر این، حداکثر از دست رفتن حرارت به روش تابش تقریباً نصف همرفت است.
در مورد دم افزار های عایق شده چطور؟
هوا با رسانایی حدود 0.02 وات بر کلوین عایق بهتری نسبت به هر یک از این مواد است. برخی از طرح‌های دم افزار وجود دارند که از این مزیت استفاده می‌کنند، یا از یک دیواره دوجداره برای به دام انداختن لایه‌ای از هوا استفاده می‌کنند، یا از یک ساختار مشبک باز برای به حداقل رساندن میزان تماس دم افزار با فیلتر استفاده می‌کنند. این طرح‌ها ممکن است تا حدی به حفظ گرما کمک کنند - با این حال حتی در این موارد بهترین ماده برای ساخت آنها همچنان پلاستیک است.
در دم افزار های شیشه ای دو جداره، جرم شیشه هنوز هم گرمای زیادی را قبل از وارد شدن کارایی لایه هوا جذب می کند. یک دم افزار دو جداره پلاستیکی بسیار بهتر عمل می کند.
در دم افزار‌های مشبک فلزی، مساحت سطح فلز همچنان قابل توجه است، به این معنی که هنوز مقداری گرما را از مخلوط قهوه و آب به اتمسفر انتقال می دهد. همچنین اتلاف حرارت اضافی در سطح بیرونی فیلتر به دلیل تبخیر وجود خواهد داشت که راهی بسیار کارآمد برای انتقال گرما به جو است. در نهایت، استفاده از ماده ای نزدیک به پلی استیرین منبسط شده همان کار را بسیار بهتر و ارزان تر انجام می دهد.
نتیجه
بنابراین بر اساس این سه عامل، دم افزار‌های پلاستیکی هر بار برنده می‌شوند - آنها گرمای آب دم آوری را با سرعت کمتری جذب می‌کنند، به طور کلی گرمای کمتری را جذب می‌کنند و آن گرما را آهسته‌تر به هوا منتقل می کنند. طراحی دم افزار، به ویژه وزن و سطح آن، نقش مهمی را ایفا می کند، اما هر انتخابی که برای طراحی انجام شود، پلاستیک ماده منطقی برای استفاده است. این نتیجه گیری ممکن است برای برخی از خوانندگانی که بر مشکل رو به رشد پیرامون آلودگی پلاستیکی تمرکز دارند، نگران کننده به نظر برسد.