¿Cómo funciona un Miracle Thaw?

Miracle Thaws son utensilios para descongelar rápidamente los alimentos. Pon un cubito de hielo sobre uno y se derrite ante tus ojos, pero todo se mantiene fresco al tacto. ¿Cómo trabajan?

(Inspirado por esta pregunta: utensilio para descongelar carne )

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

Tomemos un momento para mirar la ecuación de transferencia de calor. Mirándolo, podemos ver las formas de obtener 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)

1. use un material con una alta conductividad térmica constante (como el cobre)
2. material más delgado (!)
3. mantener una mayor diferencia de temperatura

La forma en que funcionan estos descongeladores ahora debería ser fácil de entender. (1) Están hechos de un material que tiene una conductividad térmica muy alta constante, como el cobre. Cuanto mayor es la conductividad térmica de un material, más rápido puede igualar su temperatura con la del material circundante.

Las cosas que se tocan quieren tener la misma temperatura. Cuando pones un cubito de hielo en una lámina de cobre a temperatura ambiente, tienen temperaturas muy diferentes. Pero tan pronto como se tocan, quieren tener la misma temperatura, por lo 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 por todo el cobre, lo que significa que incluso las partes del cobre que están lejos del hielo están perdiendo calor.

Con el cobre perdiendo calor, rápidamente cae del equilibrio de temperatura con el aire circundante. Pero el aire y el cobre también quieren tener la misma temperatura, por lo que el calor del aire "fluye" hacia el cobre y lo acerca más a la temperatura ambiente, lo que a su vez permite que el cobre caliente un poco más el hielo ... Pero, por supuesto, no hay pasos distintos para este proceso: todas estas transferencias de calor ocurren de manera simultánea y continua. Y mientras el aire tenga algo de circulación, puede considerarlo como 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 el área de superficie con el aire circundante, ¡pero sin (2) crear más espesor!

También podríamos abordar (3) y calentar el cobre eléctricamente, por encima de la temperatura ambiente, pero luego corremos el riesgo de calentar parte de los alimentos a esa temperatura también. El beneficio de usar un disipador de calor de cobre pasivo es que la temperatura nunca se elevará por encima de la temperatura ambiente.

Los deshielos 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 calor de manera más eficiente que aquellos con 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 realmente no funcionan tan bien como los comerciales te hacen creer. La misma razón por la que su comida se descongela lentamente sin una bandeja de descongelación limita la rapidez con que se descongelará con una, y eso se debe a que el aire es un mal conductor del calor. Cuando descongela algo, lo que está sucediendo es que el calor se transfiere del ambiente (aire, la superficie del mostrador, etc.) al objeto hasta que el ambiente y el objeto estén en equilibrio, es decir, las temperaturas de ambos son iguales. Una bandeja de descongelación aún debe recibir calor del medio ambiente para transferirse, y la rapidez con que puede hacerlo está limitada por el hecho de que todavía tiene que obtener calor del aire. Cuando coloca un objeto frío en una bandeja de descongelación, la bandeja transferirá rápidamente su calor al objeto, pero una vez que la bandeja se enfríe tanto como el objeto, la descongelación rápida se detiene y "

Por lo tanto, las bandejas de descongelación son excelentes para hacer que los cubitos de hielo se derritan rápidamente, y acelerarán la descongelación un poco, pero no tanto.