I Miracle Thaw sono utensili per scongelare rapidamente gli alimenti. Mettete un cubetto di ghiaccio su uno di essi e si scioglie davanti ai vostri occhi, ma il tutto rimane fresco al tatto. Come funzionano?
(Ispirato da questa domanda: Utensili per scongelare la carne )
riferimento: http://www.engineeringtoolbox.com/conductive-heat-transfer-d_428.html
Prendiamoci un momento per guardare l'equazione del trasferimento di calore. Osservandola, possiamo vedere i modi per ottenere un più efficiente trasferimento di calore
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)
mantenere una maggiore differenza di temperatura
mantenere una maggiore differenza di temperatura
Il modo in cui questi scongelatori funzionano dovrebbe ora essere facile da capire. (1) Sono fatti di un materiale che ha una costante di conducibilità termica molto alta, come il rame. Più alta è la conducibilità termica di un materiale, più velocemente può uguagliare la sua temperatura con quella del materiale circostante.
Cose che si toccano vogliono avere la stessa temperatura. Quando si mette un cubetto di ghiaccio su una lastra di rame a temperatura ambiente, sono temperature molto diverse. Ma appena si toccano, vogliono essere alla stessa temperatura, quindi inizia il trasferimento di calore. Il calore “fluisce” 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 essere alla stessa temperatura, e così il calore dell'aria “fluisce” nel rame, riportandolo più vicino alla temperatura ambiente, che a sua volta permette al rame di riscaldare ancora un po’ il ghiaccio….. Ma naturalmente non ci sono fasi distinte in questo processo: tutti questi trasferimenti di calore avvengono simultaneamente e continuamente. E finché l'aria ha una certa circolazione, si può considerare 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. La parte inferiore della piastra di rame, invece, è probabilmente nervata o alettata, per aumentare la superficie con l'aria circostante, ma senza (2) creare più spessore!
Potremmo anche affrontare (3) e riscaldare il rame elettricamente, al di sopra della temperatura ambiente, ma poi corriamo il rischio di riscaldare anche parte del cibo a quella temperatura. Il vantaggio di utilizzare un dissipatore di rame passivo è che la temperatura non salirà mai al di sopra della temperatura ambiente!
I disgeli miracolosi, noti anche come vaschette di sbrinamento, sono semplicemente pezzi di metallo con un elevato coefficiente di trasferimento del calore. I materiali che hanno un'elevata conducibilità termica trasferiscono il calore in modo più efficiente rispetto a quelli a bassa conducibilità. L'alluminio è economico e ha un'alta conducibilità termica rispetto ad altri materiali, quindi la maggior parte sono fatti di quel materiale.
Tuttavia, le vaschette di sbrinamento non funzionano così bene come gli spot pubblicitari vorrebbero farvi credere. La stessa ragione per cui il vostro cibo si scongela lentamente senza una vaschetta di sbrinamento limita la velocità con cui si scongela con una sola vaschetta, e questo perché l'aria è un cattivo conduttore di calore. Quando si scongela qualcosa, ciò che accade è che il calore viene trasferito dall'ambiente (aria, la superficie del contatore, ecc.) all'oggetto fino a quando l'ambiente e l'oggetto sono in equilibrio, cioè le temperature di entrambi sono le stesse. Una vaschetta di scongelamento deve ancora ricevere calore dall'ambiente per trasferirlo, e quanto velocemente può farlo è limitato dal fatto che deve ancora ricevere calore dall'aria. Quando si mette un oggetto freddo su un vassoio scongelante, il vassoio trasferisce rapidamente il calore all'oggetto, ma una volta che il vassoio diventa freddo come l'oggetto il rapido scongelamento si ferma e tutto dipende da quanto velocemente l'ambiente può trasferire il calore, che non è così veloce.
Quindi i vassoi scongelanti sono ottimi per far sciogliere rapidamente i cubetti di ghiaccio, e accelereranno un po’ lo scongelamento, solo non così tanto.