Technologie a procesy sušení dřeva

Podobné dokumenty
ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ

Princip. Měrná elektrická. (konduktivita) Výhody odporového ohřevu. Závislost měrné elektrické vodivosti na teplotě = (1/R) (L/A)

ELEKTROSTATIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník

Mikrovlny. K. Kopecká*, J. Vondráček**, T. Pokorný***, O. Skowronek****, O. Jelínek*****

Rovinná harmonická elektromagnetická vlna

Mgr. Jan Ptáčník. Elektrodynamika. Fyzika - kvarta! Gymnázium J. V. Jirsíka

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Základy fyzikálněchemických

Elektromagnetické kmitání

Téma: Účinnost různých způsobů ohřevu vody

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Elektromagnetické vlny

Převod mezi kelviny a Celsiovými stupni se počítá podle vztahu:

Vysoké frekvence a mikrovlny

Elektrostatické pole. Vznik a zobrazení elektrostatického pole

Elektromagnetismus. - elektrizace třením (elektron = jantar) - Magnetismus magnetovec přitahuje železo zřejmě první záznamy o používání kompasu

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

6. Elektromagnetické záření

FYZIKA Elektromagnetické vlnění

Elektrodynamika, elektrický proud v polovodičích, elektromagnetické záření, energie a její přeměny, astronomie, světelné jevy

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Název: Druhy elektromagnetického záření

Elektromagnetický oscilátor

Elektřina: Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

ELEKTROSTATICKÉ POLE V LÁTKÁCH

Elektřina. Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

Elektrodynamika, elektrický proud v polovodičích, elektromagnetické záření, energie a její přeměny, astronomie

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Nesamostatný výboj TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Stručný úvod do spektroskopie

Opakování

Ochrana obalem před změnami teploty a úloha obalu při tepelných procesech v technologii potravin. Sdílení tepla sáláním. Balení pro mikrovlnný ohřev

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Na základě toho vysvětlil Eisnstein vnější fotoefekt, kterým byla platnost tohoto vztahu povrzena.

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

Vítězslav Bártl. červen 2013

Testové otázky za 2 body

Elektrické vlastnosti látek

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Práce v elektrickém poli Elektrický potenciál a napětí

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Laserové technologie v praxi I. Přednáška č.1. Fyzikální princip činnosti laserů. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

ELEKTROMAGNETISMUS ELEKTRO MAGNETISMUS

Molekulová fyzika a termika:

c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky

ELEKTRICKÉ ZDROJE TEPLA

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE

14. ELEKTRICKÉ TEPLO. Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Maturitní temata z fyziky pro 4.B, OkB ve školním roce 2011/2012

24. Elektromagnetické kmitání a vlnění

λ, (20.1) infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

KIS A JEJICH BEZPEČNOST I PŘENOS INFORMACÍ DOC. ING. BOHUMIL BRECHTA, CSC.

ELEKTRICKÉ POLE V BUŇKÁCH A V ORGANISMU. Helena Uhrová

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

11. ELEKTRICKÉ TEPLO. Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava


vodič u něho dochází k transportu el. nabitých částic, který je nevratný, dochází ke vzniku proudu a disipaci energie

Základní otázky pro teoretickou část zkoušky.

4.1.8 Látky v elektrickém poli

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna.

Elektrické a magnetické pole zdroje polí

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Technologie a procesy sušení dřeva

Světlo jako elektromagnetické záření

Zvyšování kvality výuky technických oborů

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

DIELEKTRIKA A IZOLANTY

Ing. Stanislav Jakoubek

Tabulace učebního plánu. Vzdělávací obsah pro vyučovací předmět : Fyzika. Ročník: I.ročník - kvinta

Hlavní body - elektromagnetismus

PB169 Operační systémy a sítě

Počátky kvantové mechaniky. Petr Beneš ÚTEF

Testové otázky za 2 body

Studie rozložení teplotních polí v dielektricky ohřívaných kaučucích. Bc. Jan Kartousek

FYZIKA 2016 F.. Strana 1 (celkem 6)

akustika zvuk, zdroj zvuku šíření zvuku odraz zvuku tón, výška tónu kmitočet tónu hlasitost zvuku světlo, zdroj světla přímočaré šíření světla

Elektromagnetické vlnění

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Základy elektrotechniky - úvod

Magnetické vlastnosti látek (magnetik) jsou důsledkem orbitálního a rotačního pohybu elektronů. Obíhající elektrony představují elementární proudové

[KVANTOVÁ FYZIKA] K katoda. A anoda. M mřížka

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

elektrický náboj elektrické pole

Název: II.FYZIKÁLNÍ TESTY SOUHRNNÉ OPAKOVÁNÍ VY_52_INOVACE_F2.19. Vhodné zařazení: Časová náročnost: 45 minut Ověřeno:

Maturitní témata profilová část

VNITŘNÍ ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika

Vnitřní energie, práce a teplo

Přehled látky probírané v předmětu Elektřina a magnetismus

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Maturitní okruhy Fyzika

F MATURITNÍ ZKOUŠKA Z FYZIKY PROFILOVÁ ČÁST 2017/18

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Transkript:

strana 1 Technologie a procesy sušení dřeva 6. Interakce elektromagnetického pole se dřevem Vytvořeno s podporou projektu Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem em na disciplíny společného základu reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0021 za přispění finančních prostředků EU a státního rozpočtu České republiky

strana 2 Elektromagnetické (EM) pole ve dřevě Elektrické pole (vektor intenzity elektrického pole E) Magnetické pole (vektor magnetické indukce B) Jsou ve vzájemné interakci Matematicky popsal Maxwell (tzv. Maxwellovy rovnice) Například elektrické napětí a elektrický proud jsou jen projevy toho EM pole

strana 3 Elektromagnetické záření Elektromagnetické záření (viz též elektromagnetické vlny) je kombinace příčného postupného vlnění magnetického a elektrického pole tedy elektromagnetického pole. Elektromagnetickým zářením se zabývá obor fyziky nazvaný elektrodynamika, což je podobor elektromagnetismu (infračerveným zářením, viditelným světlem a ultrafialovým zářením se zabývá optika). Jakýkoli elektrický náboj pohybující se s nenulovým zrychlením vyzařuje elektromagnetické vlnění. Když vodičem (nebo jiným objektem, např. anténou) prochází střídavý elektrický proud, vyzařuje elektromagnetické záření o frekvenci proudu. Na elektromagnetické záření se stejně jako na cokoliv jiného dá nahlížet jako na vlnu nebo proud částic. Jako vlnu je charakterizuje rychlost šíření (rovná rychlosti světla ve vakuu), vlnová délka a frekvence. Částicí elektromagnetického vlnění je foton. Energie fotonu E = hf, kde h = 6,626 10 34 J s = 4,14 10 15 ev s je Planckova konstanta, f je frekvence. Elektromagnetické pole může ve vodiči indukovat napětí a naopak, toho se využívá v anténách. Elektromagnetické vlnění mohou pohlcovat molekuly, přijatá energie se bude přeměňovat na teplo. Toho se využívá v mikrovlnné troubě. http://cs.wikipedia.org/wiki/elektromagnetick%c3%a9_z%c3%a1%c5%99en%c3%ad

strana 4 Mikrovlnné záření Je elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou od 1 mm do 1 m, což odpovídá frekvenci 300 MHz (0.3 GHz) až 300 GHz, jsou to pásma Ultra high frequency (UHF), Super high frequency (SHF) a Extremely high frequency (EHF). Vlny delší vlnové délky (menší frekvence) jsou ultrakrátké vlny (UKV) / Ultra high frequency (UHF), tzv. radiové vlny. Objev elektromagnetického záření, v jejichž spektru jsou mikrovlny, učinil James Clerk Maxwell v roce 1886 svými známými rovnicemi. V roce 1888 Heinrich Hertz demonstroval existenci elektromagnetických vln, když vyrobil aparaturu, která produkovala a detekovala mikrovlny ve spektru VKV (velmi krátkých vln). Že mohou mikrovlny sloužit k ohřevu potravin, si poprvé všiml Percy Spencer, když vyráběl magnetron pro radar firmě Raytheon, a zjistil, že se mu v kapse rozpustila čokoláda (1945, tedy koncem 2. světové války). Využíváme je v mnoha odvětvích lidské činnosti; nejen k ohřevu potravin ale i například k vysoušení knih či tkanin, obrábění materiálů, přenosu informací, radiolokaci, restaurování uměleckých děl, tavení skla, navigaci a v mnoha dalších.

strana 5 Mikrovlnné záření ZDROJ MV ZÁŘENÍ Magnetron - elektronka dutinový rezonátor lampa, která představuje úplný vysokofrekvenční oscilátor s vlastním buzením.

strana 6 Mikrovlnný ohřev Elektricky nevodivé látky lze ohřívat ve vysokofrekvenčním elektromagnetickém poli tepelnou energií, která vzniká na základě elektrických ztrát uvnitř těchto látek. Elektricky nevodivé látky obsahují polarizované molekuly a disociované kladné a záporné ionty. Molekuly a ionty se chovají jako elektrické dipóly a snaží se sledovat rychlé změny polarizace elektrického pole. V důsledku vzájemného tření těchto částic vzniká tzv. dielektrické teplo (tedy část elektromagnetické energie se přemění v tepelnou energii). Mikrovlnný ohřev je tedy dielektrický ohřev, při kterém se molekuly dřeva polarizují (hlavně molekuly vody) a v důsledku rychlých změn polarizace elektrického pole jsou rozkmitány, třou se a tím vzniká teplo. Dielektrikum je látka (většinou izolant), která má schopnost polarizace (tedy být polarizována). Izolanty jsou podmnožinou dielektrik, každý izolant je dielektrikem, nikoli však každé dielektrikum izolantem.

strana 7 Mikrovlnná trouba V mnoha domácnostech se k vaření a ohřívání potravin používá mikrovlnné trouba. Jejím základním prvkem je magnetron, zdroj mikrovlnného záření. Mikrovlny se vedou vlnovodem do prostoru trouby a v něm se rozptýlí. Uvnitř mohou nastat tři případy: Na některé látky (sklo, plasty) mikrovlny vůbec nepůsobí a prochází jimi. Z těchto materiálů je nádobí. Od kovových stěn trouby a kovové mřížky ve dvířkách se mikrovlny odráží podobně jako světlo. V některých látkách (např. voda) se mikrovlny pohlcují a jejich energie se mění na teplo. Právě pohlcování mikrovln je podstatou vaření v mikrovlnce. Většina potravin obsahuje velké množství vody, která pohlcuje mikrovlnné záření a potravina se rychle zahřívá. Oproti klasickému vaření je zde jeden podstatný rozdíl. V tlakovém hrnci nebo v elektrické troubě se jídlo zahřívá postupně směrem od povrchu dovnitř. V mikrovlnné troubě se potravina prohřívá současně v celém svém objemu.

strana 8 Mikrovlnný ohřev Co se děje s molekulami? Molekuly vody H 2 O tvoří dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. Jejich zvláštností je nesymetrické rozmístění elektrických nábojů záporný náboj je poblíž atomu kyslíku a kladný na straně vodíkových atomů. Říkáme, že molekuly vody jsou polární. Působením silného elektromagnetického pole (jeho elektrické složky) se začnou molekuly vrtět sem a tam v rytmu změn elektrického pole. Vlnění v mikrovlnné troubě má obrovskou frekvenci 2 450 000 000 Hz (2,45 GHz) a se stejnou frekvencí se rozkmitají i molekuly vody. Přitom na sebe vzájemně naráží a jejich energie se třením mění na teplo. Pomohla náhoda Říká se, že náhoda přeje připraveným. První mikrovlnná trouba vznikla v roce 1946 víceméně náhodně: americký technik P. Spencer si při pokusu s magnetronem radaru všiml, že se mu v kapse zahřály bonbony. Začal se o tento jev blíže zajímat, zkoumal působení mikrovln na potraviny a výsledkem jeho pokusů byl patent na vynález mikrovlnné trouby. První mikrovlnka se objevila na americkém trhu už v roce 1947. http://www.army.cz/images/id_8001_9000/8753/radar/f5.htm

strana 9 Mikrovlnný ohřev Vložením izolantu do elektrického pole nastává jev, který se nazývá polarizace dielektrika. Při polarizaci se z atomů nebo molekul dielektrika (nepolární dielektrikum) působením přitažlivé a odpudivé elektrické síly stanou elektrické dipóly dojde k nesymetrickému rozložení částic s elektrickým nábojem uvnitř atomů nebo molekul (blíž k jedné straně elektrony, blíž ke druhé straně jádro atomu). Taková polarizace se nazývá atomová polarizace. Některé látky (polární dielektrika, např. voda) obsahují elektrické dipóly i bez působení vnějšího elektrického pole. Jejich směr je ale chaotický a při polarizaci dojde pouze k uspořádání dipólů do jednoho směru. Taková polarizace se nazývá orientační polarizace. Všechny elektrické dipóly mají při polarizaci stejnou polaritu opačnou k polaritě vnějšího elektrického pole. Tím se velikost vnějšího elektrického pole zmenšuje. Poměr intenzity E 0 vnějšího elektrického pole k intenzitě výsledného elektrického pole E udává relativní permitivita dielektrikaε r = E 0 /E.

strana 10 Mikrovlnný ohřev Dipóly polárních molekul se nepřetržitě natáčejí dle okamžitého směru elektromagnetického pole a takto mění svoji orientaci až několik miliardkrát za sekundu. Přitom se využívá dvou procesů: mezimolekulárního tření, k němuž dochází při překonávání mezimolekulárních přitažlivých sil, a hystereze, která vzniká mezi působícím polem a indukovanou elektrickou odezvou vlivem setrvačnosti, jež závisí na elektrickém náboji, hmotě a tvaru molekul. Díky těmto jevům je ohřev produktu velmi rychlý a probíhá v celém objemu, ve kterém působí elektromagnetické pole na polární materiál.

strana 11 Dielektrický ohřev dřeva Mikrovlnné generátory (2450MHz): výkon do 90kW (sušení) Radiofrekvenční generátory (27MHz): výkon až 900kW (sušení) Mikrovlnné generátory (920MHz): do 25000kW (propustnost)

strana 12 Mikrovlnné sušení dřeva Vložením vlhkého dřeva mezi elektrody generátoru nebo do oblasti působení elektromagnetických vln dochází k ohřevu a následnému sušení.

strana 13

strana 14

strana 15

strana 16

strana 17

strana 18

strana 19 Siemens: jednotka elektrické vodivosti G Farad: jednotka elektrické kapacity C

strana 20

strana 21

strana 22

strana 23

strana 24

strana 25

strana 26 Microwave chambers can be wave-guides, like in this example, which allow continuous conveyor belt processing, or ovens, which require batch processing. Microwave heating is directly linked to the electric field strength of the applied microwave energy.

strana 27