Comment fonctionne un dégel Miracle?

Les dégelages miracles sont des ustensiles pour décongeler rapidement les aliments. Mettez un glaçon sur un et il fond sous vos yeux, mais le tout reste frais au toucher. Comment travaillent-ils?

(Inspiré par cette question: ustensile pour décongeler la viande )

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

Prenons un moment pour regarder l'équation de transfert de chaleur. En le regardant, nous pouvons voir les moyens d'obtenir un transfert de chaleur plus efficace

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. utiliser un matériau à constante de conductivité thermique élevée (comme le cuivre)
2. matériau plus mince (!)
3. maintenir une différence de température plus élevée

Le fonctionnement de ces décongélateurs devrait maintenant être facile à comprendre. (1) Ils sont faits d'un matériau qui a une constante de conductivité thermique très élevée, comme le cuivre. Plus la conductivité thermique d'un matériau est élevée, plus il peut égaliser rapidement sa température avec celle du matériau environnant.

Les choses qui se touchent veulent avoir la même température. Lorsque vous mettez un glaçon sur une feuille de cuivre à température ambiante, ce sont des températures très différentes. Mais dès qu'ils se touchent, ils veulent avoir la même température, donc le transfert de chaleur commence. La chaleur «coule» du cuivre vers la glace, augmentant la température de la glace (la faisant fondre) et diminuant la température du cuivre. La chaleur circule également dans le cuivre lui-même, ce qui signifie que même les parties du cuivre qui sont loin de la glace perdent de la chaleur.

Avec la perte de chaleur du cuivre, il tombe rapidement hors de l'équilibre de température avec l'air ambiant. Mais l'air et le cuivre veulent également être à la même température, et donc la chaleur de l'air "coule" dans le cuivre, le ramenant plus près de la température ambiante, ce qui permet au cuivre de chauffer encore plus la glace ... Mais bien sûr, il n'y a pas d'étapes distinctes dans ce processus: tous ces transferts de chaleur se produisent simultanément et en continu. Et tant que l'air a une certaine circulation, vous pouvez le considérer comme un apport illimité de chaleur à température ambiante.

Le sommet de la plaque de cuivre est probablement plat, pour augmenter la surface au contact de la glace. Le fond de la plaque de cuivre est cependant probablement nervuré ou à ailettes, pour augmenter la surface avec l'air environnant, mais sans (2) créer plus d'épaisseur!

Nous pourrions également traiter (3) et chauffer le cuivre électriquement, au-dessus de la température ambiante, mais nous courons alors le risque de chauffer une partie des aliments à cette température également. L'avantage d'utiliser un radiateur passif en cuivre est que la température ne dépassera jamais la température ambiante!

Les décongélations miracles, également appelées plateaux de dégivrage, sont simplement des morceaux de métal avec un coefficient de transfert de chaleur élevé. Les matériaux qui ont une conductivité thermique élevée transfèrent la chaleur plus efficacement que ceux qui ont une faible conductivité. L'aluminium est bon marché et a une conductivité thermique élevée par rapport à d'autres matériaux, de sorte que la plupart sont fabriqués à partir de ce matériau.

Cependant, les plateaux de dégivrage ne fonctionnent pas vraiment aussi bien que les publicités le laisseraient croire. La même raison pour laquelle vos aliments décongèlent lentement sans bac de décongélation limite la rapidité avec laquelle ils décongeleront, et c'est parce que l'air est un mauvais conducteur de chaleur. Lorsque vous décongelez quelque chose, ce qui se passe, c'est que la chaleur est transférée de l'environnement (air, contre-surface, etc.) à l'objet jusqu'à ce que l'environnement et l'objet soient en équilibre, c'est-à-dire que les températures des deux sont les mêmes. Un plateau de décongélation doit encore obtenir la chaleur de l'environnement pour être transféré, et la rapidité avec laquelle il peut le faire est limitée par le fait qu'il doit encore obtenir la chaleur de l'air. Lorsque vous placez un objet froid sur un plateau de décongélation, le plateau transfère rapidement sa chaleur à l'objet, mais une fois que le plateau devient aussi froid que l'objet, la décongélation rapide s'arrête et

Les plateaux de décongélation sont donc parfaits pour faire fondre rapidement les glaçons, et ils accéléreront un peu la décongélation, mais pas tant que ça.