Les dégels miracles sont des ustensiles permettant de décongeler rapidement les aliments. Mettez un glaçon sur l'un d'eux et il fond sous vos yeux, mais l'ensemble reste frais au toucher. Comment fonctionnent-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 examiner l'équation du transfert de chaleur. En la 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)
La façon dont ces dégivreurs fonctionnent 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 vite il peut égaliser sa température avec celle du matériau environnant.
Les choses qui se touchent veulent être à la même température. Lorsque vous posez un glaçon sur une feuille de cuivre à température ambiante, les températures sont très différentes. Mais dès qu'ils se touchent, ils veulent être à la même température, donc le transfert de chaleur commence. La chaleur “circule” du cuivre vers la glace, ce qui augmente la température de la glace (la fait fondre) et diminue la température du cuivre. La chaleur circule également dans le cuivre lui-même, ce qui signifie que même les parties du cuivre qui sont éloignées de la glace perdent de la chaleur.
Le cuivre perdant de la chaleur, il se trouve rapidement en déséquilibre de température avec l'air ambiant. Mais l'air et le cuivre veulent aussi 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 la glace un peu plus…. 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 considérer qu'il s'agit d'un apport illimité de chaleur à température ambiante.
Le haut de la plaque de cuivre est probablement plat, pour augmenter la surface de contact avec la glace. Le bas de la plaque de cuivre, cependant, est probablement nervuré ou ailé, pour augmenter la surface avec l'air environnant, mais sans (2) créer plus d'épaisseur !
Nous pourrions aussi aborder (3) et chauffer le cuivre électriquement, au-dessus de la température ambiante, mais alors nous courons le risque de chauffer une partie de la nourriture à cette température également. L'avantage d'utiliser un dissipateur de chaleur passif en cuivre est que la température ne dépassera jamais la température ambiante !
Les dégels miracles, également appelés plateaux de décongélation, sont simplement des morceaux de métal à fort coefficient de transfert thermique. 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, donc la plupart sont faits de ce matériau.
Cependant, les bacs de dégivrage ne fonctionnent pas vraiment aussi bien que les publicités voudraient le faire croire. La même raison pour laquelle vos aliments décongèlent lentement sans plateau de décongélation limite la vitesse à laquelle ils décongèlent avec un plateau, et ce parce que l'air est un mauvais conducteur de chaleur. Lorsque vous décongelez quelque chose, la chaleur est transférée de l'environnement (air, surface du comptoir, 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 soient identiques. Un plateau de décongélation doit encore obtenir de la chaleur de l'environnement pour la transférer, et la vitesse à laquelle il peut le faire est limitée par le fait qu'il doit encore obtenir de la chaleur de l'air. Lorsque vous placez un objet froid sur un plateau de décongélation, celui-ci 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 tout dépend de la vitesse à laquelle l'environnement peut transférer la chaleur, qui n'est pas si rapide.
Les plateaux de décongélation sont donc très efficaces pour faire fondre rapidement les glaçons, et ils accélèrent un peu la décongélation, mais pas tant que ça.