Как работает «чудо-разморозка»?

Чудо-размораживатели, также известные как поддоны для размораживания, представляют собой просто куски металла с высоким коэффициентом теплопередачи. Материалы с высокой теплопроводностью передают тепло эффективнее, чем материалы с низкой теплопроводностью. Алюминий дешев и обладает высокой теплопроводностью по сравнению с другими материалами, поэтому большинство разморозителей сделаны из него.

Однако противни для размораживания работают не так хорошо, как вам обещают в рекламе. Та же причина, по которой продукты размораживаются медленно без противня для размораживания, ограничивает скорость их размораживания с помощью противня. Дело в том, что воздух плохо проводит тепло. Когда вы что-то размораживаете, происходит передача тепла от окружающей среды (воздуха, поверхности стола и т. д.) к продукту до тех пор, пока температура окружающей среды и продукта не сравняется. Лоток для размораживания должен получать тепло из окружающей среды, и скорость этого процесса ограничена тем, что лоток должен получать тепло из воздуха. Когда вы кладёте холодный предмет на лоток для размораживания, лоток быстро отдаёт своё тепло предмету, но как только лоток остывает до температуры предмета, быстрое размораживание прекращается, и всё зависит от того, насколько быстро окружающая среда может передавать тепло, а это происходит не так быстро.

Таким образом, формы для льда отлично подходят для быстрого растапливания кубиков льда и немного ускоряют процесс размораживания, но не настолько.

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

Давайте взглянем на уравнение теплопередачи. Изучив его, мы сможем понять, как повысить эффективность теплопередачи

q / A = k dT / s 



q / A = heat transfer per unit area (W/m²)

k = thermal conductivity  (W/(m·K))

dT = temperature difference (°C)

s = wall thickness (m)

1. используйте материал с высокой теплопроводностью (например, медь)


2. более тонкий (!) материал


3. поддерживайте более высокую разницу температур

Принцип работы этих размораживателей теперь должен быть вам понятен. (1) Они изготовлены из материала с очень высокой теплопроводностью, например из меди. Чем выше теплопроводность материала, тем быстрее он выравнивает свою температуру с температурой окружающего материала.

Вещества, которые соприкасаются друг с другом, хотят иметь одинаковую температуру. Когда вы кладёте кубик льда на лист меди комнатной температуры, их температура сильно различается. Но как только они соприкасаются, они хотят иметь одинаковую температуру, и начинается теплообмен. Тепло «перетекает» от меди ко льду, повышая температуру льда (заставляя его таять) и понижая температуру меди. Тепло также распространяется по самой меди, а это значит, что даже те части меди, которые находятся далеко от льда, теряют тепло.

Поскольку медь теряет тепло, она быстро выходит из температурного равновесия с окружающим воздухом. Но воздух и медь также хотят иметь одинаковую температуру, поэтому тепло из воздуха «перетекает» в медь, приближая её температуру к комнатной, что, в свою очередь, позволяет меди ещё немного нагреть лёд... Но, конечно, в этом процессе нет отдельных этапов: все эти тепловые процессы происходят одновременно и непрерывно. И пока воздух циркулирует, можно считать, что у вас неограниченный запас тепла комнатной температуры.

Верхняя часть медной пластины, вероятно, плоская, чтобы увеличить площадь поверхности, контактирующей со льдом. Однако нижняя часть медной пластины, скорее всего, ребристая или с выступами, чтобы увеличить площадь поверхности, контактирующей с окружающим воздухом, но при этом (2) не увеличивать толщину!

Мы также могли бы обратиться к пункту (3) и нагреть медь электрическим током до температуры выше комнатной, но тогда мы рискуем нагреть до такой же температуры и часть продуктов. Преимущество использования пассивного медного радиатора в том, что температура никогда не поднимется выше комнатной!