Come funziona un Miracle Thaw?

Miracle Thaws sono utensili per scongelare rapidamente gli alimenti. Metti un cubetto di ghiaccio su uno e si scioglie davanti ai tuoi occhi, eppure tutto rimane freddo al tatto. Come funzionano?

(Ispirato da questa domanda: utensile per scongelare la carne )

riferimento: http://www.engineeringtoolbox.com/conductive-heat-transfer-d_428.html

Diamo un momento per esaminare l'equazione del trasferimento di calore. Guardandolo, possiamo vedere i modi per ottenere un trasferimento di calore più efficiente

q / A = k dT / s 

q / A = heat transfer per unit area (W/m2)
k = thermal conductivity  (W/mK)
dT = temperature difference (oC)
s = wall thickness (m)

1. utilizzare un materiale con un'alta costante di conducibilità termica (come il rame)
2. materiale più sottile (!)
3. mantenere una maggiore differenza di temperatura

Il modo in cui funzionano questi thawer dovrebbe ora essere facile da capire. (1) Sono fatti di un materiale che ha una costante di conducibilità termica molto elevata, come il rame. Maggiore è la conduttività termica di un materiale, più veloce può eguagliare la sua temperatura con quella del materiale circostante.

Le cose che si toccano vogliono avere la stessa temperatura. Quando metti un cubetto di ghiaccio su un foglio di rame a temperatura ambiente, hanno temperature molto diverse. Ma non appena si toccano, vogliono avere la stessa temperatura, quindi inizia il trasferimento di calore. Il calore "scorre" dal rame al ghiaccio, aumentando la temperatura del ghiaccio (sciogliendolo) e diminuendo la temperatura del rame. Il calore scorre anche attraverso il rame stesso, il che significa che anche le parti del rame che sono lontane dal ghiaccio stanno perdendo calore.

Con il rame che perde calore, cade rapidamente fuori dall'equilibrio di temperatura con l'aria circostante. Ma anche l'aria e il rame vogliono avere la stessa temperatura, e quindi il calore dell'aria "scorre" nel rame, riportandolo più vicino alla temperatura ambiente, che a sua volta consente al rame di riscaldare un po 'di più il ghiaccio ... Ma ovviamente non ci sono passaggi distinti in questo processo: tutti questi trasferimenti di calore avvengono simultaneamente e continuamente. E finché l'aria ha una certa circolazione, puoi considerarla una fornitura illimitata di calore a temperatura ambiente.

La parte superiore della piastra di rame è probabilmente piatta, per aumentare la quantità di superficie a contatto con il ghiaccio. Il fondo della piastra di rame, tuttavia, è probabilmente nervato o alettato, per aumentare la superficie con l'aria circostante, ma senza (2) creare più spessore!

Potremmo anche indirizzare (3) e riscaldare elettricamente il rame, al di sopra della temperatura ambiente, ma poi corriamo il rischio di riscaldare parte del cibo anche a quella temperatura. Il vantaggio dell'utilizzo di un dissipatore di calore in rame passivo è che la temperatura non supererà mai la temperatura ambiente!

I disgeli miracolosi, noti anche come vassoi di scongelamento, sono semplicemente pezzi di metallo con un elevato coefficiente di trasferimento del calore. I materiali che hanno un'alta conduttività termica trasferiscono il calore in modo più efficiente rispetto a quelli con una bassa conduttività. L'alluminio è economico e ha un'alta conduttività termica rispetto ad altri materiali, quindi la maggior parte sono fatti di quel materiale.

Tuttavia, i vassoi di scongelamento non funzionano davvero come gli spot pubblicitari vorrebbero farvi credere. La stessa ragione per cui il cibo si scongela lentamente senza un vassoio di scongelamento limita la velocità con cui si scongelerà con uno, e questo perché l'aria è un cattivo conduttore di calore. Quando scongeli qualcosa, ciò che sta accadendo è che il calore viene trasferito dall'ambiente (aria, superficie di appoggio, ecc.) All'oggetto fino a quando l'ambiente e l'oggetto non sono in equilibrio, cioè le temperature di entrambi sono uguali. Un vassoio di scongelamento deve ancora trasferire calore dall'ambiente per trasferirsi, e la velocità con cui può farlo è limitato dal fatto che deve ancora ottenere calore dall'aria. Quando metti un oggetto freddo su un vassoio di scongelamento, il vassoio trasferirà rapidamente il suo calore sull'oggetto, ma una volta che il vassoio diventa freddo come l'oggetto, lo scongelamento rapido si interrompe e '

Quindi i vassoi di scongelamento sono ottimi per far sciogliere rapidamente i cubetti di ghiaccio e accelereranno un po 'lo scongelamento, ma non molto.