¿Cómo funciona un descongelamiento milagroso?

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

Tomemos un momento para ver 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/(m·K))
dT = temperature difference (°C)
s = wall thickness (m)

1. use un material con una alta constante de conductividad térmica (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 constante de conductividad térmica muy alta, como el cobre. Cuanto mayor sea la conductividad térmica de un material, más rápido podrá igualar su temperatura con la del material circundante.

Las cosas que se tocan quieren tener la misma temperatura. Cuando pones un cubo de hielo sobre una hoja de cobre a temperatura ambiente, son 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 (derretiéndolo) 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 la pérdida de calor del cobre, rápidamente pierde el 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, acercándolo a la temperatura ambiente, lo que a su vez permite que el cobre caliente el hielo un poco más... Pero, por supuesto, no hay pasos distintos en este proceso: todas estas transferencias de calor ocurren de forma 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 probablemente sea plana, para aumentar la cantidad de superficie en contacto con el hielo. La parte inferior de la placa de cobre, sin embargo, probablemente tenga nervaduras o aletas, para aumentar el área de la 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 entonces corremos el riesgo de calentar parte de la comida a esa temperatura también. ¡El beneficio de usar un disipador térmico de cobre pasivo es que la temperatura nunca aumentará 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 el calor de manera más eficiente que los que tienen una 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 en realidad no funcionan tan bien como los comerciales quieren hacerle creer. La misma razón por la que su comida se descongela lentamente sin una bandeja de descongelación limita la rapidez con la que se descongelará con una, y eso se debe a que el aire es un mal conductor del calor. Cuando descongelas algo, lo que sucede es que el calor se transfiere del entorno (aire, la superficie del mostrador, etc.) al objeto hasta que el entorno y el objeto están en equilibrio, es decir, las temperaturas de ambos son las mismas. Una bandeja de descongelación todavía tiene que obtener calor del ambiente para transferirse, y la rapidez con la 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 enfría 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 un poco la descongelación, pero no tanto.