Майже три десятиліття тому два професори хімії з Політехнічного університету в Мадриді розробили математичну модель для кількісної оцінки охолоджувальної здатності цього старовинного глечика.

Оскільки світ є світом, глечик має славу, якої він не заслуговує. Цей пористий глиняний глечик із випуклим черевом, ручкою зверху, ротом і носиком, сотні років бореться із прислів’ям -"простіше, ніж механізм глечика"- що ігнорує це і рівною мірою зневажає його. Але не. Ця елементарна інженерна магна є чим завгодно, але не простим артефактом. Швидше, це перший приклад того, що ми могли б назвати "НДДКР у галузі охолодження".

іспанська

Це було продемонстровано майже 30 років тому Габріелем Пінто та Хосе Ігнасіо Зубізарретою, двома викладачами хімії в Політехнічному університеті Мадрида (UPM), які розробили математична модель, яка пояснює, як це працює. Графічний результат цього геніального експерименту продовжує зачаровувати сьогодні.

Це було літо 1990 року. Пінто на той час був молодим професором Школи промислового машинобудування Мадридського політехнічного університету (UPM). Одного разу, переглядаючи деякі тести, він зупинився на реченні: "Поясніть, чому вода охолоджується в глечику". "Прочитавши це, я розмірковував над цим питанням, розмовляв з більшою кількістю людей на факультеті, і, на мій подив, справа була не зовсім зрозумілою. Були люди, які казали, що глечик охолоджує воду та інші, з іншого боку, що це не Те, що просто тримало її в спокої ".

Професор знав, що в сухих середовищах вода, що міститься в керамічних контейнерах, таких як глечики, охолоджується завдяки тепловому ефекту, який виникає при випаровуванні через пори. "Як це працює, було відомо давно. Це той самий фізичний процес, який відбувається з потовиділенням у нашому тілі, який крім виведення токсинів служить для освіження нас". Навіть незважаючи на це, він вирішив перейти до Словника Королівської академії іспанської мови, на випадок, якщо є місце для сумнівів. Але не. Визначення RAE було кристально чітким: "Пористий глиняний горщик, що використовується для охолодження води".

Однак було щось, чого досі ніхто не робив: кількісно визначити потужність охолодження що мав цей древній об’єкт. "За допомогою тих засобів, які ми мали на той час, я шукав у науковій літературі статтю, яка кількісно пояснювала, наскільки вона охолоджується. Я думав, хтось би її вивчив, але я нічого не знайшов", - згадує він.

Потім Пінто пішов на роботу. Він купив глечик, приніс його в лабораторію і почав експериментувати з ним, виконуючи докторську дисертацію. Наповнив ємність для води, покладіть у рот градусник і поставте всередину плити. Глечик із 3,2 літрами води всередині піддавався постійній температурі 39 градусів та навколишньому середовищу з відносною вологістю 42%. Часто вчитель підходив до плити, щоб виміряти загальну масу глечика та оцінити температуру води. Таким чином він перевірив, що за умов, які він спроектував, вода охолоджується близько 15 градусів через сім годин. З цього моменту вода почала нагріватися через кількість води, яка випарувалася.

Суть справи

Проводячи експеримент, цей хімік розробив математичну модель для пояснення фізичного процесу. Однак він зіткнувся з проблемою. "Наскільки мені відомо, я не міг повністю формувати термодинаміку до експериментальних даних. Мої результати говорили про це вода охолоджувалась нескінченно довго, і це те, чого не буває насправді".

Професор врахував вологість повітря, температуру поверхні води, площу глечика, об’єм ємності ... Але щось постійно було не так. Через деякий час експериментом зацікавився ще один професор хімії в УПМ, який мав більше знань з термодинаміки, Хосе Ігнасіо Зубізаррета. "Саме він знайшов суть справи майже через чотири роки. Я не брав до уваги температуру вологої колби, термодинамічний параметр, який позначає максимум, що рідина може бути охолоджена випаровуванням ".

Результатом роботи, проведеної Пінто і Зубізарретою, є два складні диференціальні рівняння - одне з них кілометрове -, які використовуються для розрахунку охолоджувальної здатності глечика і, до речі, для скидання на землю "простоти" механізму знаменитий глиняний контейнер. "Математика, необхідна для розв’язання цих рівнянь, є досить просунутою і їх викладають на останніх курсах інженерії ", визнає професор.

Знахідка після відповідних оглядів, була опублікована в 1995 р. в американському журналі Chemical Engineering Education, єдиний у світі, присвячений викладанню хімічної техніки. Авторам довелося придумати, щоб пояснити, що таке глечик у статті. Насправді назва Давній спосіб охолодження води, який пояснюється за допомогою передачі маси та тепла, є своєрідним приблизним перекладом на неперекладний об'єкт. "Коли я поїхав до інших країн, мені довелося пояснити, як пити в глечику, бо вони цього не знають", - говорить він.

З тих пір формула ботійо стала популярною за кордоном і на неї посилаються у багатьох роботах. У 2015 році, не заходячи набагато далі, двоє професорів з Університету Вальядоліда Андрес Мартінес де Азагра та Хорхе дель Ріо опублікували наукову статтю, в якій детально описана карта світу потенційних сфер використання глечика. Пінто прийшов, щоб знайти студентів на факультеті з футболками, в яких рівняння з'явилися під відомим висловом.

Один з дизайнів, що продаються за (неповною) формулою глечика. Pampling.com

"На щастя, коли це вийшло, не було Інтернету", - жартує він з іншого кінця телефону. Професор визнає, що є ті, хто взяв цю тему на жарт. Однак для нього це був перший напад на "наука і повсякденне життя", до якого він зазвичай вникає, і гарний приклад, який показує, що наука - на цей раз складно - може пояснити таку технологію, як елементарна, як глечик.