Thermo-mokken evalueren

Datum: maart 2011

Inleiding:

Afgelopen maand nam ik op zaterdag deel aan een  cursus. Dat was weer een van die zeldzame momenten dat ik weer een broodtrommel en een thermo-mok gevuld met warme koffie meenam. Het probleem was dat tegen de tijd dat ik de koffie opdronk deze al aardig lauw was. Ik ben dus op zoek gegaan naar een betere thermo mok en dacht er een bij Perry Sport gevonden te hebben. Ook bedacht ik me dat ik vrij makkelijk kon bepalen welke van de verschillende thermo-mokken die ik in mijn bezit heb de beste is. Meten is weten!

Principe:

Temperatuur afname profiel van thermo-mokken bepalen.

Materiaal:

  • Verschikkende thermo-mokken
  • Vernier Go!Link Interface
  • Vernier Temperatuur meter
  • PC Laptop met Logger Lite software en Excel.
  • Kokend water
     

Experimentele opstelling & uitvoering:

Uiteindelijk is dit een eenvoudig experiment om uit te voeren.

  • Verwarm de thermo-mok voor door kokend water in de mok te doen en enkele minuten te wachten.

  • Leeg de mok en vul hem opnieuw met kokend water.

  • Plaats de thermometer in de mok, hetzij door een gat beschikbaar in de deksel, hetzij door de deksel er los op te leggen.

  • Start de meting met 2 metingen per minuut gedurende 3 uur.

  • Herhaal dit met alle verzamelde mokken.

  • Vergelijk de meetresultaten en trek je conclusies.

Een tweede experiment met de Lifeventure mok was een poging echt gebruik na te bootsen door de mok met dichte deksel weg te zetten en hem gedurende de drie enkele malen te openen en de temperatuur te meten.

Alle mokken op een rijtje, van links naar rechts: Lifeventure, RVS, Keramiek, Plastic.

Uitvoering en resultaten:

In onderstaande grafiek is het geregistreerde temperatuurverloop weergegeven voor alle mokken.
 
In onderstaande grafiek is het resultaat weergegeven als de Lifeventure met dichte deksel werd weggezet en daarna enkele malen geopend om een temperatuurmeting uit te voeren.

 
Bij dit experiment kunnen we zien dat de eindtemperatuur van de Lifeventure mol bijna 10 ░C hoger ligt.

Discussie en conclusie:

De 300 ml Lifeventure thermische mok claimt dat dat warme dranken 4 uur heet gehouden kunnen worden en koude dranken 12 uur koud. De mok is van roestvrij staal gemaakt me dubbele stalen, ge´soleerde wanden waartussen een vacuŘm getrokken is. Een echte hoogwaardige thermos fles. De mok bevat ook een expansiekamer met daarin ingebouwd een overdrukventiel. Als men een hete drank laat afkoelen in een afgesloten ruimte krimpt de vloeistof en ontstaat er een onderdruk die ervoor zorgt men zulk een beker dan moeilijker kan openen. Dit ventiel zorgt ervoor dat men de mok kan beluchten en zo dus weer makkelijker openen. De mok zou ook waterdicht zijn
Het resultaat is overtuigend, zelfs met de deksel er los op geplaatst weet de Lifeventure de warmte beter vast te houden dan de andere bekers. Die andere bekers isoleren dus allemaal best wel slecht.
Het tweede experiment, waar we het nemen van kleine slokjes drank proberen na te bootsen laat zien dat de mok nog beter isoleert als hij dicht blijft. Een resultaat dat we ook verwachten. Bij nader inzien is dit experiment echter niet correct uitgevoerd. Als me een slokje neemt als men de mok opent neemt de hoeveelheid vloeistof en dus de hoeveelheid warmte die in het systeem opgeslagen zit af. Door dit proces te herhalen zou de temperatuur dus sneller moeten afnemen dan we waargenomen hebben in dit experiment.
 De eindconclusie is dat de aankoop van de Lifeventure thermische mok geen miskoop was.

Literatuur:

  • Robert F. Mudde; "Surrounded by Physics"; VSSD; 2008; IBN 139789065621924; p. 116.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Opmerkingen:

  • Veel van de mokken die ik gebruikt heb in dit experiment heb ik op congressen en tentoonstellingen gekregen, niet altijd de beste kwaliteit dus.

Achtergrondinformatie:

Volgens Newton's wet van afkoeling geldt voor een voorwerp dat afkoelt o.i.v. geforceerde convectie (luchtstromingen) dat de snelheid van afkoeling evenredig is met het verschil in temperatuur tussen het voorwerp en zijn omgeving. Aangezien het temperatuurverschil evenredig is met de verandering in warmte:


waarin m de massa van het voorwerp is en Cp de warmtecapaciteit, kunnen we schrijven:

waarin dT/dt de afgeleide van de temperatuur in de tijd is, Ts de omgevingstemperatuur en K een evenredigheidsconstante. Deze vergelijking kunnen we integreren waarbij we stellen dat op het tijdstip t=0 de temperatuur van het voorwerp T0 is.

Voor de T van het voorwerp op tijdstip t geldt dus:


18/03/2012