science >> Wetenschap >  >> Chemie

Blijft een drankje kouder in een metalen blik of een plastic fles?

Hoewel plastic drankcontainers voor consumenten een aantal problemen met zich meebrengen, is een van de voordelen van deze containers een lagere thermische geleidbaarheid in vergelijking met metalen containers. Wat dit voor de consument zou moeten betekenen, is dat drankjes, wanneer ze op een tafel worden gelegd of in de hand worden gehouden, de neiging hebben om langer koud te blijven in een plastic container. Wanneer u echter rekening houdt met de effecten van luchtstromingen, presteren de twee typen containers waarschijnlijk ongeveer hetzelfde. Als je echter blikjes frisdrank op kamertemperatuur hebt en je ze snel wilt afkoelen om je klaar te maken voor een picknick, heb je meer succes met metalen blikjes dan met plastic flessen.

TL; DR ( Te lang; Niet gelezen)

Hoewel metalen hun warmte sneller geleiden dan kunststoffen, suggereren experimenten dat vloeistoffen in metalen containers ongeveer even koud blijven als in ondoorzichtige of halftransparante plastic verpakkingen.

Kwantificerende warmteoverdracht

Wetenschappers kwantificeren het vermogen van een materiaal om warmte over te dragen door zijn thermische geleidbaarheid, aangeduid door de kleine letter Griekse letter lambda of λ. Deze hoeveelheid drukt de hoeveelheid overgedragen vermogen per eenheid van afstand en per graad van temperatuur uit. In het MKS-systeem zijn de eenheden watt per meter Kelvin, of W /(m⋅K).

Metalen hebben geleidbaarheden in een bereik van tientallen tot honderden watt per meter Kelvin. De meeste metalen blikken zijn gemaakt van aluminium, met een thermische geleidbaarheid van 205 W /(m⋅K). Kunststof heeft daarentegen een thermische geleidbaarheid van ongeveer 0,02 tot 0,05 W /(m⋅K). Dat is een verschil van vijf ordes van grootte, wat betekent dat aluminium honderdduizend keer meer warmte per eenheid van afstand overbracht dan een plastic bij dezelfde temperatuur.

Aluminium versus glas

Glas heeft een thermische geleidbaarheid van 0,8 W /(m⋅K), wat iets meer is dan 10 keer dat van plastic, maar nog steeds 10.000 minder dan metaal. Terwijl dit suggereert dat een drankje in een glazen fles minder snel zal opwarmen dan een in een metalen blik, tonen experimenten aan dat ze ongeveer even snel opwarmen. Dit paradoxale gedrag is het resultaat van hoe stralingswarmteoverdracht van de containers in wisselwerking staat met convectiepatronen in de omringende lucht. Een vergelijkbaar experiment met plastic containers zou tot een vergelijkbaar resultaat kunnen leiden, maar een ding dat vrijwel zeker niet zal aantonen is dat de vloeistof in de metalen container langer koud blijft dan die in de plastic container. Er is echter één voorwaarde. Het plastic moet ondoorzichtig of semi-transparant zijn.

Doorzichtig plastic papier

Veel frisdranken komen in doorzichtige plastic flessen en als u een van deze in de zon legt, kan ultraviolet zonlicht de vloeistof bereiken binnen en verwarm het. Dientengevolge zal de vloeistof sneller verwarmen dan in een ondoorzichtige metalen houder, vooral gezien het feit dat de fles zou kunnen werken als een lens en het zonlicht zou kunnen vergroten. Dit effect kan meer dan het verschil in thermische geleidbaarheid compenseren. Drinken in de zon is niet raadzaam als je wilt dat ze koud blijven, maar soms heb je geen keus, en zo niet, dan maakt het waarschijnlijk niet zoveel uit of de container van plastic of aluminium is.

Blikjes zijn beter voor ijskorven

Warme dranken zullen sneller afkoelen in de koelkast of in een ijskist als ze in aluminium blikjes zitten dan wanneer ze in plastic flessen zitten. In een besloten ruimte waarin luchtstromen geen rol spelen, zorgt de hogere thermische geleidbaarheid van aluminium voor snellere en efficiëntere warmteoverdracht. Dus als je op een picknick bent en je hebt een ijskist om je drankjes koud te houden, koop dan de drankjes in aluminium blikjes. Ze zullen sneller afkoelen in ijs en ze kunnen ook langer koud blijven.