science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe houdt een piepschuim-koeler de dingen koud?

Een piepschuim-koeler doet het goed koude te houden omdat het materiaal een slechte warmtegeleider is. Een gesloten container piepschuim creëert een "koude zone" waarin de warmte van buiten heel traag binnentreedt. Styrofoam heeft goede isolerende eigenschappen omdat het miljoenen kleine luchtbelletjes heeft die de voortgang van de warmte door het materiaal vertragen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Styrofoam is een isolator, wat betekent dat het helpt om de warmte van de omgeving uit je koeler te houden. U zult echter nog steeds koelmiddelen (zoals ijspakketten) nodig hebben om de kou het eerst koud te maken.

Thermische geleidbaarheid

Alle materialen hebben een eigenschap die wetenschappers en ingenieurs thermische geleiding noemen - - het vermogen om warmte te geleiden. Sommige stoffen geleiden de warmte heel goed, terwijl andere de hitte slecht geleiden; beide soorten materialen zijn nuttig in de juiste omstandigheden. Een koekenpan moet bijvoorbeeld de warmte efficiënt geleiden, snel opwarmen en dezelfde temperatuur over het oppervlak houden voor een gelijkmatige bereiding. Een ovenwant moet de hitte echter slecht afhandelen om je handen te beschermen tegen heet kookgerei.

Geleiders en isolatoren

Metalen zijn goede warmtebronnen omdat metalen atomen hun buitenste elektronen gemakkelijk delen; hierdoor kunnen metalen voorwerpen snel warmte-energie overbrengen. Koper is een van de beste warmtegeleiders met een thermische geleidbaarheid van ongeveer 20.000 keer groter dan lucht. Een paar niet-metalen zijn ook goede geleiders van warmte; diamant heeft bijvoorbeeld meer dan het dubbele van de thermische geleidbaarheid van koper. Over het algemeen zijn de meeste niet-metalen materialen, zoals helium en zand, slechte geleiders van warmte. Styrofoam is gemaakt van het plastic polystyreen, een niet-metalen vaste stof met een lage thermische geleidbaarheid.

Vaste en luchtbellen

Over het algemeen maken vaste stoffen betere warmtegeleiders dan vloeistoffen of gassen, en gassen zijn de armste van de drie toestanden van materie. Styrofoam is gestructureerd als microscopisch kleine luchtbelletjes die zich in relatief stijve muren bevinden. Naast het lichter maken van de substantie, verminderen de bellen de thermische geleidbaarheid van het materiaal tot een waarde die slechts iets hoger is dan die van lucht.

IJs- en koelpakketten

Hoewel een eenvoudige piepschuimcontainer dingen koud houdt voor lange periodes maakt het ze niet koud als ze al warm zijn. En hoewel het materiaal een goede thermische isolatie is, gaat er wel enige warmte doorheen, zij het langzaam. Om de hitte die de koeler binnendringt tegen te gaan en om items te koelen die mogelijk op kamertemperatuur zijn geweest, verminderen ijs en koude pakken de binnentemperatuur van de koeler.