本篇内容剧透有很多刚入坑手磨咖啡的小伙伴,甚至很多从业人士都经常会纠结一个问题:磨豆机的磨芯是选择陶瓷还是金属?目前看下来,网上有很多小伙伴会推荐陶瓷磨芯,主要是因为很多商家大力宣传的“陶瓷磨芯不发热”。那么,我们今天就来讨论一下这个问题。今天这篇文章是很严肃的[严肃脸],正文可能较为高深装逼,所以我先告诉你们结论:说陶瓷磨芯不发热,纯属扯淡!在正式开始讨论陶瓷磨芯在磨的时候到底发不发热这个问题之前,我们先来看一些行业内商家给出的答案:
为避免争议,品牌已打码看来,大家都认为“陶瓷磨芯不发热”,却没有说“为什么不发热”。那么问题来了,既然陶瓷是那么神奇的一种材料,为什么市面上专业级的磨豆机都无一例外的不用陶瓷磨芯呢?要理解这个问题,我们要先明确一个前提:理论上,磨芯在研磨的时候如果发热,那么咖啡粉就会被加热,会导致香气成分改变。为此,我们在舍下做了一波实验。实验目的使用2种不同磨芯的磨豆机进行研磨,检测咖啡粉最终的温度差值,以测量不同磨芯在研磨时对咖啡粉加热的程度。实验条件我们使用同价位的陶瓷磨芯磨豆机和栗子C(市场零售价皆为299元)做对比。调整至相同研磨度(手冲粗细)、相同咖啡豆、相同重量(20克)、相同初始温度、同时计时开始研磨。点击观看实验视频实验结果数据陶瓷磨芯60秒研磨完成,咖啡粉最高温度39.1℃;钢磨芯39秒研磨完成,咖啡粉最高温度34.8℃。实验结论陶瓷磨芯发热更高,且研磨时间更长。既然现实是这样,为什么这么多商家让消费者误认为陶瓷磨芯“不发热”呢?这个问题,我们先要从热力学中一个概念说起:物质的比热容。Joseph Black约瑟夫·布拉克
在18世纪的时候,有一位英籍化学家兼物理学家,名叫约瑟夫·布莱克。布莱克澄清了热量和温度这是两个不同的概念,并由此提出了比热容的理论:质量相同的不同物质,上升到相同温度所需的热量不同。光说布莱克,小伙伴们可能没印象,但是这位老兄创立了测定热量的方法“量热术”,以及后来发现并解释了物态相变(比如冰变成水即为“相变”)中的“潜热”,这对于他的学生兼好友——瓦特(James Watt)在蒸汽机冷凝器的技术上,给予了很大的启示,为推动人类进入“蒸汽时代”打好了基础。说回比热容(specific heat capacity),符号c(必须小写,大写的C为热容,一会儿会提到),国际单位制中的单位是焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)],计算公式:c=E/(m·ΔT)翻译过来就是:比热容=能量/质量x温度变化比热容是热力学中常用的一个物理量,表示物体吸热和散热的能力——比热容越大,物体的吸热或散热能力越强。什么意思呢?举个栗子,1kg的水,加热1开尔文所需要的能量是4200焦耳,即水的比热容为4200J/(kg·K)。
好了,了解了这个概念基础后,我们来看下陶瓷磨芯和不锈钢磨芯的事情(本文以420不锈钢制作的磨芯举例)。陶瓷的比热容=840J/(kg·K)不锈钢的比热容=460J/(kg·K)假设陶瓷和不锈钢的初始温度同为20℃,根据比热容的解释推导出:加热陶瓷至21℃,需要840焦耳的热量;加热不锈钢至21℃,需要460焦耳的热量。所以,若以相同的能量去加热,则陶瓷磨芯比不锈钢磨芯更不容易被加热。如果你看到这里并觉得对的话,那祝贺你!你被绕进去了。上面得出的结论到底对不对呢?不对!为什么?比热容有个前提——相同质量。陶瓷的密度m=2.76kg/m³不锈钢的密度m=7.75kg/m³也就是说,如果要使陶瓷和不锈钢的质量相等,那么陶瓷的体积应该要比不锈钢的大2.93倍。所以上面所得的结论,实际上是在加热一倍大的不锈钢和近三倍大的陶瓷——但事实上我们知道对于手摇磨豆机的磨芯来说,它们的长得差不多大。这时候小伙伴们是不是感觉到思路有些清晰了?
我们接着看。由比热容延伸出的一个概念——热容(heat capacity),符号为大写的C。比热容是指1公斤的物质增加1℃所需的热量,这是物质的物理特性,不会被改变。但热容则指的是某物质增加1℃所需要的热量,这就要把物质的质量考虑进去。比如加热1杯水的热容,就要比2杯水的少。热容和比热容的关系公式为:C=mc我们可以得出:在体积相同的条件下,假设初始温度为20℃,加热至21℃:C陶=2.76kg³ x 840J/(kg·K)=2318.4JC钢=7.75kg x460J/(kg·K)=3565J陶瓷需要2318.4焦耳的热量。不锈钢需要3565焦耳的热量。我们把这组数据再与上面比热容的数据对比下,是不是反过来了?同理可以推导出:若以相同的能量去加热,则陶瓷磨芯比不锈钢磨芯更容易被加热。
喝杯咖啡,我们来总结一下总结:说陶瓷磨芯不发热,纯属扯淡!本文引用:维基百科-比热容、热容、约瑟夫·布莱克、瓦特;图片引用:为了不损害商家利益,就不说是哪里的图了吧。