Los Descongelamientos Milagrosos son utensilios para descongelar rápidamente los alimentos. Ponga un cubo de hielo en uno y se derrite ante sus ojos, pero todo se mantiene frío al tacto. ¿Cómo funcionan?
(Inspirado por esta pregunta: Utensilio para descongelar carne )
referencia: http://www.engineeringtoolbox.com/conductive-heat-transfer-d_428.html
Tomemos un momento para ver la ecuación de transferencia de calor. Mirándola, podemos ver las formas de conseguir una transferencia de calor más eficiente
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)
La forma en que funcionan estos descongeladores debería ser ahora fácil de entender. (1) Están hechos de un material que tiene una constante de conductividad térmica muy alta, como el cobre. Cuanto más alta es la conductividad térmica de un material, más rápido puede igualar su temperatura con la del material circundante.
Las cosas que se tocan entre sí quieren tener la misma temperatura. Cuando pones un cubo de hielo en una lámina de cobre a temperatura ambiente, son temperaturas muy diferentes. Pero tan pronto como se tocan, quieren tener la misma temperatura, así que comienza la transferencia de calor. El calor “fluye” del cobre al hielo, aumentando la temperatura del hielo (derritiéndolo), y disminuyendo la temperatura del cobre. El calor también fluye a través del propio cobre, lo que significa que incluso las partes del cobre que están lejos del hielo están perdiendo calor.
Con el cobre perdiendo calor, rápidamente se sale del equilibrio de temperatura con el aire circundante. Pero el aire y el cobre también quieren tener la misma temperatura, y así el calor del aire “fluye” hacia el cobre, acercándolo a la temperatura ambiente, lo que a su vez permite al cobre calentar el hielo un poco más… Pero, por supuesto, no hay pasos distintos en este proceso: todas estas transferencias de calor ocurren simultáneamente y de forma continua. Y mientras el aire tenga cierta circulación, se puede considerar que es un suministro ilimitado de calor a temperatura ambiente.
La parte superior de la placa de cobre es probablemente plana, para aumentar la cantidad de superficie en contacto con el hielo. La parte inferior de la placa de cobre, sin embargo, es probablemente acanalada o aleteada, para aumentar la superficie con el aire circundante, pero sin (2) crear más grosor!
También podríamos abordar (3) y calentar el cobre eléctricamente, por encima de la temperatura ambiente, pero entonces corremos el riesgo de calentar parte de la comida a esa temperatura también. El beneficio de usar un disipador de cobre pasivo es que la temperatura nunca se elevará por encima de la temperatura ambiente!
Los descongelamientos milagrosos, también conocidos como bandejas de descongelación, son simplemente trozos de metal con un alto coeficiente de transferencia de calor. Los materiales que tienen una alta conductividad térmica transfieren el calor más eficientemente que los de baja conductividad. El aluminio es barato y tiene una alta conductividad térmica en relación con otros materiales, por lo que la mayoría están hechos de ese material.
Sin embargo, las bandejas de descongelación no funcionan realmente tan bien como los comerciales te quieren hacer creer. La misma razón por la que la comida se descongela lentamente sin una bandeja de descongelación limita la rapidez con la que se descongela con una, y es porque el aire es un pobre conductor del calor. Cuando descongelas algo, lo que sucede es que el calor se transfiere del ambiente (aire, la superficie del mostrador, etc.) al objeto hasta que el ambiente y el objeto están en equilibrio, es decir, las temperaturas de ambos son las mismas. Una bandeja de descongelación todavía tiene que obtener el calor del ambiente para transferirlo, y la rapidez con la que puede hacerlo está limitada por el hecho de que todavía tiene que obtener el calor del aire. Cuando pones un objeto frío en una bandeja de descongelación, la bandeja transferirá rápidamente su calor al objeto, pero una vez que la bandeja se enfría tanto como el objeto, la rápida descongelación se detiene y todo se debe a la rapidez con que el ambiente puede transferir el calor, que no es tan rápida.
Por lo tanto, las bandejas de descongelación son excelentes para hacer que los cubos de hielo se derritan rápidamente, y acelerarán la descongelación un poco, pero no tanto.