Fyzmatik | Rychlovarná konvice

Proč je topné těleso ve varné konvici umístěno u dna konvice a ne nahoře u hladiny? A jak konvice pozná, že se má vypnout?

Rychlovarná konvice v posledním dvacetiletí zcela vytlačila vaření vody na čaj či kávu v hrncích. Nahradila také varnou spirálu, která se vkládala do nádoby s vodou a pak se teprve zapojovala do zásuvky.

V každé konvici je umístěno topné těleso, které umožňuje přeměnu elektrické energie na energii tepelnou, jenž je předávána vodě. Obvyklý tvar tělesa je spirála, novější konvice jej mají vestavěné do dna. Konvice je zapojena v elektrické zásuvce, k zapínání slouží vypínač. Pokud obvod uzavřeme, začnou topným tělesem proudit volné elektrony, jenž se srážejí s atomy topného tělesa. Touto srážkou odevzdají elektrony atomům část své kinetické energie. Ta se přemění na teplo a to je předáváno vodě.

Voda se v rychlovarné konvici velmi účinně ohřívá - hovoří se o účinnosti přesahující 90%. Jaký je však princip ohřívání vody? Voda je špatný vodič tepla.Tím je míněno, že špatně přenáší vnitřní energii vody způsobem nazývaným vedení tepla. Mnohem lépe se vnitřní energie vody přenáší způsobem zvaným proudění (konvekce). Tepelné proudění se výrazně uplatňuje u kapalin a plynů. V zahřívané vodě "proudí teplo" v tíhovém poli samovolně zezdola nahoru. V místě, kde se voda zahřívá, vrstvičky vody zvětšují svůj objem, hustota vody se v tomto místě zmenšuje, vrstvička je lehčí a v tíhovém poli ji nese vztlaková síla nahoru. A na její místo se tlačí shora voda chladnější.

Konvice je vybavena bimetalovým spínačem, který po dosažení bodu varu odpojí topné těleso od přívodu elektrické energie. Tento spínač zároveň slouží jako bezpečnostní pojistka a ochrana proti požáru, neboť brání provozu bez vodní náplně, ke kterému by mohlo dojít v případě odpaření veškeré vody. Moderní konvice mívají tyto spínače obvykle dva. Podstatou toho, že se konvice sama vypíná, je to, že se pára při varu vody dostane k čidlu a tam zkondenzuje. Toto teplo stačí k tomu, aby bimetal rozepnul obvod.

Vzhledem k rychlosti ohřevu a bezpečnosti provozu jde o oblíbený spotřebič, který se nachází v téměř každé domácnosti. Jeho zásadní nevýhodou je však vysoký (byť krátkodobý) odběr proudu, který může způsobovat problémy zejména u starších nebo neodborně provedených elektrických rozvodů, nebo pokud je konvice používána zároveň s jiným energeticky náročným spotřebičem, s nímž je připojena do stejného elektrického okruhu.