煮沸500毫升（约2杯）水最节能的方法是什么？哪种方法的碳足迹最小？
这个问题来自马里兰州的本·西尔弗斯坦。西尔弗斯坦是一个茶壶爱好者-他拥有超过70个收藏。为什么西尔弗斯坦对茶壶如此着迷？他将其视为形式与功能、工程与艺术的交汇点。而我们熟悉的沸水行为让我们审视我们每天所做的选择是如何影响全球能源消耗的。
到底什么东西在沸腾？
在我们来到你的厨房之前，让我们回顾一下沸腾的确切含义：沸腾是指水从液体变成气体。在海平面和标准气压下，我们必须将水加热到212华氏度（或100摄氏度），然后它才会沸腾。前往科罗拉多州丹佛市——在能源总部内，海拔5280英尺——我们可以在203F（或95摄氏度）的温度下烧水。在海拔29029英尺的珠穆朗玛峰顶上，沸点下降到160华氏度（或71摄氏度）。上山去，那壶沸水就变冷了。为什么？你走得越高，气压就越低。这使得人类呼吸困难，但水分子更容易转化为水蒸气。更极端的是，如果宇航员在太空行走时带上一个热水瓶并打开盖子，水就会在太空真空中立即沸腾。但它不会变热。而且这18luck新利最新下载地址不是一杯很好的茶。
但为了简单起见，让我们回到地球和一个海平面的厨房。
在我们的厨房里，我们需要将500毫升的水从室温（21摄氏度）加热到沸点（100摄氏度），具体来说就是以热量的形式添加能量——165000焦耳（或0.046千瓦时）。请记住，能量有多种形式：热能、电、食物热量、核能、电磁能（光）等。每次我们将能量从一种形式转移到另一种形式，或从一个地方转移到另一个地方，我们都会向周围的世界损失一些能量（再次，“该死的熵增！”). 我们正在寻找效率最高将进入我们房间的能量（通常是电）转化为热能的方法，以及将热量传递到我们的水中的最有效方法。
我们可以用一个简单的公式来表示：
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效率是以热量形式输送到水中的能量除以设备以电力形式吸入的水量。
对于微波炉、电茶壶、电炉灶等电器而言，效率最高的电器是能够烧水，同时通过插头吸进最少电量的电器。
18luck新利最新下载地址《Inside Energy》采访了国家可再生能源实验室的研究员汤姆·威廉姆斯（Tom Williams），以分析粗略的效率：
- A.微波炉是关于50%的效率. 大部分能量在将电转换为微波（电磁频谱的一部分）的过程中损失。
- 一个电动炉灶70%的效率，尽管这取决于你使用的壶或水壶的类型。加热炉子周围的空气会损失大部分能量。
- 一个电茶壶大约80%的效率尽管这也因壶而异。电热壶通常绝缘良好，加热线圈直接位于水中，因此热量损失较少。
- 一感应炉或者热板是关于85%的效率. 它直接在锅中产生电磁电流以产生热量，几乎不会向空气中流失。
我们的提问者本在自己的厨房里做了一个小实验。他在一个电茶壶、一个微波炉和一个感应加热板上设置了一个电流表，并计算了每只茶壶将500毫升煮沸所需的时间。结果接近威廉姆斯的估计：微波效率为34%，电茶壶效率为71%，感应加热板效率为83%。
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从左到右：微波炉、电炉、电茶壶和感应加热板。
说到电器，感应炉是赢家。（然而，这些在大多数家庭中仍然很少见，而且它们只适用于磁性炊具。）电茶壶是第二个。并不是所有的厨房——或者所有的水壶——都是一样的，所以请记住这些估计值是不同的。
那碳足迹呢？
为了计算我们这杯茶的碳足迹，我们需要考虑为我们的电器供电的电力来源。根据能源信息管理局大约29%的美国电力来自煤炭，34%来自天然气，20%来自核能，16%来自可再生能源（包括水电）。这州与州之间差异很大. 相比之下，华盛顿69%的电力来自水力发电，怀俄明89%的电力来自煤炭。燃煤发电厂产生2.07到2.17磅的能量每千瓦时发电产生的二氧化碳，天然气1.21磅，水电和可再生能源，无。
因此，如果一个华盛顿人和一个怀俄明人各自用电茶壶泡茶，怀俄明人的茶将有更大的碳足迹。
你所在州的电力碳含量如何？在此地图上查找：
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但是煤气炉呢？
煤气炉直接燃烧天然气，将发电厂和电力排除在外。大部分能量用于加热火焰周围的空气，而不会进入水中。NREL的汤姆·威廉姆斯（TomWilliams）说，直接燃烧天然气所获得的效率收益被火焰的低效性所抵消。因此，燃气炉的效率可与电炉相媲美，约为70%。
最重要的因素：你的行为。
你多久煮一次你打算喝多少水？考虑一下：你想喝两杯热气腾腾的水。假设你把茶壶放在水槽下面，把水放了一会儿，结果茶壶里有四个杯子。在电炉上煮沸，大约需要0.13千瓦时的电量。但是放确切地在微波炉里放两个杯子，你只会用大约0.092千瓦时的电——即使微波炉的效率比炉子低。说到能源效率，你的煮饭习惯比你选择的电器更重要。
或者，正如汤姆·威廉姆斯（TomWilliams）所说，“一旦人类能够与某些东西互动，我们就会把它搞砸。”我们经常煮的水比我们需要的多，消耗的能量比我们需要的多。我们也会做一些事情，比如在水沸腾后让炉子或微波炉继续运转。
从长远来看，根据美国国家咖啡协会和美国茶叶协会的数据，美国人每天喝大约6.62亿杯咖啡和茶，即每人大约两杯。如果每一杯茶或咖啡，我们煮一整壶，我们将消耗大约四倍于我们实际需要的能量。
在你的厨房之外，为什么沸腾很重要？
一杯茶很好，但沸水的作用要大得多：它是我们发电的主要方式。发电厂——核电站、煤炭电站、天然气电站、石油电站、聚光太阳能电站——都依赖于水蒸气发电。要做到这一点，他们必须把水烧开，再烧开。
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沸水是一项大生意：煤炭、天然气和聚光太阳能发电厂都是通过将水转化为蒸汽并利用蒸汽发电来实现的。
威廉姆斯说：“100多年来，工程师们一直致力于提高这一过程的效率。”。
Tristate发电资产高级经理马克·威尔逊（Mark Wilson）表示，一座燃煤发电厂需要数千加仑的水才能发电。他说，从“冷启动”开始，水可能需要16个小时才能变热到足以发电。正如我们在上一篇文章中所解释的传输损耗大概煤炭原能源的65%在那一点上迷失了方向。把水烧开的时间越长，浪费的宝贵煤炭就越多。
威尔逊说，在过去十年中，效率有了很大提高。例如，制造高压蒸汽可以更有效地发电。但他说，减少这种能量损失是一场持续的斗争。
这是一个连麻省理工学院都在试图解决的问题。2015年10月，工程学研究生Jeremy Cho发表了一项关于一种新方法的研究轻按开关控制水沸腾.
赵在10月接受麻省理工学院新闻采访时表示，这样的系统可以让发电厂快速高效地升压或降压。
什么是你的能源问题？
我们只讨论了滚动沸腾中的前几个气泡，即能量。有没有试过在外面用太阳的能量烧水？好奇是否真正地微波炉中的水可能过热？在下面提交你的问题——关于沸水或任何其他能源话题！
