好吧，讓我們做一些數學運算：

假設30毫升水等於30克，並且我們要將水從20°C加熱到90°C，所需能量為：$$ \ begin {align} E& = C_Pm \ Delta K \\ & = \ left（4.18 \ mathrm {\ frac {J} {gK}} \ right）（30 \ mathrm {\ g}）（70 \ mathrm {\ K} ）\\ & = 8.778 \ mathrm {\ kJ} \ end {align} $$

那麼在給定的時間內我們需要多少功率呢？ “即時”實際上並不意味著什麼，所以讓我們花10秒：

$$ \ begin {align} P& = \ frac {E} {t} \\ & = \ frac {8778 \ mathrm {\ J}} {10 \ mathrm {\ s}} \\ & = 877.8 \ mathrm {\ W} \ end {align} $$

這不是很大的功能，但是訣竅是所有這些都必須加熱水。好的微波輸出的功率要比這高得多，但是通常只有十秒鐘之內，這麼少的水就不會全部吸收它。最好的選擇可能是直接將電加熱元件插入液體中，儘管我不知道您能獲得的〜1000 W小到足以容納這麼多的水。 ，不必一次產生所有熱量。如果您加熱某種儲熱器並使液體流過/流過，則會降低對熱源的需求。只花了15秒。您真的需要多長時間喝咖啡？

來源： http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleate_boiling

如上圖所示，當與水接觸的熱表面比沸點高30攝氏度（即大氣壓下130攝氏度）時，有一個用於加熱水的局部熱通量最大值。

為使沸騰時間最短，請使由高導熱率材料（例如銀，銅或鋁）製成的130攝氏度表面與水接觸。

在熱通量超過100,000瓦/米^ 2的情況下，您只需要使接觸的表面積足夠大即可達到任何所需的加熱時間。

如果您想獲得實用答案，請購買即時熱水分配器。實用，哈！好的，讓我們做些科學！

首先，什麼咖啡是什麼？在30毫升的濃度下，我想您正在製作濃縮咖啡。我將以 92°C為最佳溫度。

第二，我要花整整10秒鐘的時間。製作意式濃縮咖啡的其餘過程要花費更多的時間，因此無論是5秒鐘，10秒鐘還是15秒鐘，都不會對您早上加牛奶的速度產生真正的影響。

其他答案指出了使室溫升至30毫升所需的能量，但您可以使自己的生活更輕鬆，並可以執行許多“即時煮沸”系統並預熱的操作。這樣可以減少能耗（無論如何持續10秒鐘），並使水溫降低。這使您在水過冷和沸騰之間有更大的容忍度。如果您的水已經處於50°C的溫度下，僅需要約500W。 。如果水太稀，在將其從濾芯中移除之前，水可能會過熱。太厚了，底部可能在頂部達到溫度之前就沸騰了。

我們需要一個寬而平坦的表面，該表面可以輸出至少500 W的功率，並且可以快速添加和去除少量的水。聽起來您需要電煮鍋！一個很乾淨的。 或精密實驗室版本。買一個可以快速均勻加熱的食物。

知道何時去除水是個問題。在熱的電煎鍋上測量30毫升水的溫度是有問題的。我建議對各種煎鍋設置，時間和初始水溫進行反複試驗。您可以在10秒內完成許多實驗回合。這還將使您能夠將要轉移到的任何容器的冷卻效果都包括在內。

根據邁克爾·德萊頓（Michael Dryden）的回答，在10秒鐘內將70毫升的水從70℃（從20℃加熱到90℃）加熱需要877.8W。

我的電動淋浴器是大約是該功率的10倍（為方便起見，將其稱為8.778kW。）我不喜歡在90℃下淋浴。如果淋浴將水加熱到大約35°C（從5C到40C）的溫差的一半，我會感到非常高興。因此，我將其設置為每10秒交付300ml x 2 = 600ml。那是3.6升/分鐘，所以我5分鐘的淋浴花了18升水。當然，如果我確實選擇在淋浴時將溫度提高70攝氏度，則必須將其每10秒限制在300毫升以下，這使其成為您實驗的連續版本，放大了10倍。

最後一次我分開洗個澡時，濾芯在約300毫升容量的銅製容器中。因此，如果您在十秒鐘內將流量限制為300ml，則您在元素容器中的停留時間將為...十秒鐘！

如Schwern所述，您的問題不是加熱，而是能夠精確控制溫度。一種未提及的方法是將校準的塊浸入鐵水放入其中（或將其倒入鐵水容器中。）但到目前為止，最好的方法是邁克爾·德萊頓（Michael Dryden）使用微波爐的想法。

在工業中，分批處理僅用於慢速處理，例如釀造啤酒。快速過程（例如煉油中使用的那些過程：裂化，重整，烷基化等）是連續進行的。出於經濟原因，這些過程必須在盡可能小的設備中盡快完成，因此連續過程是唯一可行的方法。

如果您真的需要快速加熱水，並且實驗中消耗的反應物便宜，我建議您將實驗設置為連續過程，其中要有水流過。這樣，您將能夠使用電加熱器精確地控制溫度。淋浴可能太厲害了-嘗試將所有尺寸縮小到25W烙鐵元件（為安全起見，請確保已密封並使用12V DC！）

您可以從水箱中的水供應設備。頂部並通過底部出口處的閥門控制流量/停留時間。如果要在停留時間加倍的情況下嘗試相同的條件，只需將水流量和加熱器的輸出功率都降低至50％。

您可以選擇向儲水箱中的自來水補充至（接近）溢出（如果您需要將其混入其中）。

當我完成了從化學到化學工程的轉換課程時，就建立了一些實踐方法。如果您想研究快速過程，無論是混合過程，反應動力學還是其他任何事物，絕對是必經之路。

關於Dave關於臨界熱通量的觀點，重要的是要確保您有足夠的表面體積被加熱的區域。我認為這對您來說不是一個大問題。對於1kW，您需要100cm2的加熱表面才能獲得100,000W / m2的通量。許多較新的水壺都提供了這種功能（採用整潔的設計加熱整個底部表面），但較舊的帶有捲曲加熱元件的型號則超過100,000W / m2，接近臨界熱通量。這些電熱水壺由於汽蝕而沸騰時會“咆哮”。

但是，如果您的試劑很脆弱，則需要將加熱器的間距縮小，甚至使用蒸汽噴射。我記得一個特別令人討厭的電加熱器案例，該案例是將聚合物水溶液轉變為揮發性醛。

正如其他人所表明的那樣，能量需求是相當合理的，問題是在那個時間範圍內將其輸送到水中。它們之間的空間可以容納30毫升。用不太好的導體做板。通過極板提供極高的電流（不過電壓非常低-您將擁有一個大的降壓變壓器），它會很快變熱。您必須計算出板中剩餘的能量，並將其添加到通過該板傾倒的電量中。

小心，在板冷卻之前進行第二次運行肯定會導致沸水。

您可以嘗試電磁爐灶。如果您使用的是扁平寬容器（並非所有器具都兼容電磁感應），那麼700瓦或以上時10秒鐘30毫升就足夠了。

如何獲得速溶咖啡

對於如何在10秒內合理地獲得一杯咖啡溫度的水，已經有了一些很好的答案。但是，如果您想更快地解決問題呢？

現實的解決方案：使用鍋爐

如果您已經有了熱水，則無需等待10分鐘杯子準備出發前幾秒鐘。

有趣的解決方案：這可能不是獲得早晨劑量的最經濟的解決方案，但是如果您有咖啡店並且確實需要在高峰時段攪拌杯子，那麼可能會很有趣。

有趣的解決方案：使用更多的電力

如果您不喜歡讓水一直保持高溫的想法，則需要快速加熱的東西。當然，您可以使用巨大的加熱元件，但我想使用爆炸等物體可能更快。您只需要確保杯子裡沒有致命的化學物質即可。

其他答案已經表明，使用更多功率的主要問題是，難以控制溫度。但是，這可以通過以下步驟解決：

1. （過度）加熱一些水
2. 測量溫度（僅當步驟1無法可靠地產生固定溫度時才需要）
3. 將適量的這種水/蒸汽與冷水混合在一起，以在所需溫度下獲得一杯水
ol>

當然，它永遠不會真正瞬間發生，但我想您可以在不到一秒鐘的時間內完成它。

您可以輕鬆地將$ 3.9〜\ mathrm {g} $的蒸汽添加到$ 26.1〜\ mathrm {ml} $的$ 20 \ mathrm {°C} $水中，以獲得$ 30〜\ mathrm {ml} $的$ 100 \ mathrm水在不到十秒鐘的時間內達到{°C} $。

我們需要一個能產生至少500 W功率的寬而平坦的表面，並且能夠快速吸收並擺脫少量的水。聽起來您需要一個好的電煮鍋！一個很乾淨的。或精密實驗室版本。得到一個可以快速加熱並且均勻加熱的容器。