Miracle Thaws zijn gebruiksvoorwerpen voor het snel ontdooien van voedsel. Zet er een ijsblokje op en het smelt voor je ogen, maar het geheel blijft koel. Hoe werken ze?
(Geïnspireerd door deze vraag: Nuttig om vlees te ontdooien )
verwijzing: Laten we eens kijken naar de vergelijking van de warmteoverdracht. Als we ernaar kijken, kunnen we zien hoe we een efficiëntere warmteoverdracht kunnen krijgen
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)
De manier waarop deze ontdooiers werken zou nu gemakkelijk te begrijpen moeten zijn. (1) Ze zijn gemaakt van een materiaal met een zeer hoge warmtegeleidingsconstante, zoals koper. Hoe hoger het warmtegeleidingsvermogen van een materiaal, hoe sneller het zijn temperatuur kan egaliseren met die van het omringende materiaal.
Dingen die elkaar raken willen dezelfde temperatuur hebben. Wanneer je een ijsblokje op een plaatje koper op kamertemperatuur legt, zijn het zeer verschillende temperaturen. Maar zodra ze elkaar aanraken, willen ze dezelfde temperatuur hebben, dus de warmteoverdracht begint. De warmte “stroomt” van het koper naar het ijs, waardoor de temperatuur van het ijs stijgt (smelten) en de temperatuur van het koper daalt. De warmte stroomt ook door het koper zelf, wat betekent dat zelfs de delen van het koper die ver van het ijs verwijderd zijn, warmte verliezen.
Met het koper dat warmte verliest, valt het snel uit het temperatuur evenwicht met de omringende lucht. Maar de lucht en het koper willen ook dezelfde temperatuur hebben, en dus “stroomt” de warmte van de lucht in het koper, waardoor het weer dichter bij de kamertemperatuur komt, waardoor het koper het ijs weer wat meer kan opwarmen…. Maar natuurlijk zijn er geen aparte stappen in dit proces: al deze warmteoverdrachten gebeuren tegelijkertijd en continu. En zolang de lucht enige circulatie heeft, kun je het beschouwen als een onbeperkte toevoer van kamertemperatuurwarmte.
De bovenkant van de koperplaat is waarschijnlijk vlak, om de hoeveelheid oppervlakte die in contact komt met het ijs te vergroten. De onderkant van de koperen plaat is echter waarschijnlijk geribbeld of geribbeld, om de oppervlakte te vergroten met de omringende lucht, maar zonder (2) meer dikte te creëren!
We zouden het koper ook elektrisch kunnen aanpakken (3) en verwarmen, boven kamertemperatuur, maar dan lopen we het risico een deel van het voedsel ook tot die temperatuur op te warmen. Het voordeel van het gebruik van een passief koperen koellichaam is dat de temperatuur nooit boven kamertemperatuur zal komen!
Wonderbaarlijke ontdooiingen, ook wel bekend als ontdooibakjes, zijn gewoon brokken metaal met een hoge warmtedoorgangscoëfficiënt. Materialen met een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt brengen de warmte efficiënter over dan materialen met een lage geleidingscoëfficiënt. Aluminium is goedkoop en heeft een hoge warmtegeleiding ten opzichte van andere materialen, dus de meeste zijn gemaakt van dat materiaal.
Echter, ontdooibakken werken niet zo goed als de reclamespotjes willen doen geloven. Dezelfde reden waarom uw voedsel langzaam ontdooit zonder een ontdooibakje beperkt de snelheid waarmee het ontdooit, en dat is omdat lucht een slechte warmtegeleider is. Als je iets ontdooit is het dat er warmte wordt overgedragen van de omgeving (lucht, het aanrecht, etc) naar het object totdat de omgeving en het object in evenwicht zijn, dat wil zeggen dat de temperaturen van beide hetzelfde zijn. Een ontdooibak moet nog steeds warmte uit de omgeving halen om te kunnen overdragen, en hoe snel dat kan is beperkt door het feit dat hij nog steeds warmte uit de lucht moet halen. Wanneer je een koud voorwerp op een ontdooibakje legt, zal het snel zijn warmte naar het voorwerp overbrengen, maar zodra het bakje zo koud wordt als het voorwerp stopt het snel ontdooien en komt het er op aan hoe snel de omgeving warmte kan overbrengen, wat niet zo snel is.
Dus ontdooibakjes zijn geweldig in het snel laten smelten van ijsblokjes, en ze zullen het ontdooien een beetje versnellen, alleen niet zo veel.