¿Por qué es importante el punto de congelación a la hora de elegir bolsas de hielo para neveras?

Question

Estoy pensando en comprar unas bolsas de hielo para mi nevera. Buscando una marca específica tienen varios "modelos", cada uno con una temperatura de congelación diferente. ¿Qué importancia tiene esto?

Digamos que tengo un paquete que se congela a 5 °F (-15 °C) y otro que se congela a 34 °F (1 °C). Supongamos también que tienen la misma masa. Digamos que pongo ambos en mi congelador que está a 0 °F (-18 °C) y los dejo el tiempo suficiente para que ambos alcancen los 0 °F (-18 °C). Si luego pongo cada uno de ellos en neveras idénticas, ¿no tendrán la misma capacidad de enfriamiento? Uno puede enfriar más rápido que el otro, pero en una línea de tiempo lo suficientemente larga ambos enfriarán la nevera a la misma temperatura (suponiendo que la nevera esté lo suficientemente aislada como para que el calor en la nevera sea más lento que el calor en el paquete de hielo.

Answer 1

Las propiedades del material de refrigeración son muy importantes para la interacción con el entorno y el intercambio de calor.

En primer lugar, voy a abordar un concepto erróneo con la capacidad de refrigeración que has planteado. El hecho de que los dos paquetes de hielo se lleven a la misma temperatura, no significa que vayan a suministrar la misma refrigeración neta al sistema. Las propiedades térmicas de los paquetes de refrigeración también son muy importantes.

Por un lado, las diferentes sustancias tendrán un capacidad calorífica por unidad de masa (es decir, se necesita más energía para enfriar 1 gramo de agua 1°C que para enfriar 1 gramo de vidrio 1°C, en igualdad de condiciones). También hay que tener en cuenta el calor latente de fusión que es la cantidad de energía térmica necesaria para fundir el hielo en el cambio de fase.

Obviamente, esto sigue sin explicar por qué es importante el punto de fusión. Eso tiene que ver con el calor latente de fusión, junto con el comportamiento deseado del paquete de hielo. Cuando el paquete de hielo se derrite, está tomando más energía del sistema sin aumentar la temperatura . Esto significa que el hecho de que la bolsa de hielo se derrita mientras mantiene su nevera fría es en realidad algo relativamente bueno, ya que se trata de una capacidad de calor adicional de la bolsa de hielo.

Así que para sus ejemplos de un punto de fusión de 5 °F frente a un punto de fusión de 34 °F muestra una buena diferencia. Si quisieras mantener la nevera por debajo de los 34°F, querrías la bolsa de hielo que se derrite a 5°F, no a 34°F. Eso es porque el paquete de hielo que se derrite a 34 °F no es capaz de quitar el calor de fusión del sistema, y sólo quita el calor debido a la capacidad de calor. El calor de fusión representa una cantidad sustancial de capacidad de enfriamiento, por lo que la temperatura de fusión de su bolsa de hielo debe ser inferior a su temperatura máxima aceptable; si desea obtener el mayor uso de la bolsa de hielo.

Otros factores que pueden ser importantes a la hora de seleccionar una bolsa de hielo son si puede congelado, o si necesita una bolsa de gel maleable que se adapte a lo que está tratando de enfriar. A veces la eficiencia pasa a un segundo plano frente a la utilidad.

Answer 2

El punto de congelación es útil porque mientras una sustancia se funde, su temperatura no cambia: el calor se destina a provocar el cambio de fase de sólido a líquido. La temperatura no aumentará hasta que la sustancia se haya fundido. Por lo tanto, si necesita que la temperatura de su nevera se mantenga por debajo de los 5° F, elija el envase de 5° F.

Sin embargo, para elegir un paquete de congelación también querría saber el capacidad calorífica y calor latente de fusión . Esta información permite calcular la cantidad de calor total que puede absorber el paquete de congelación.

Answer 3

La bolsa de hielo de 5 °F es útil con productos que deben permanecer congelados, como los helados.

La bolsa de hielo de 34 °F mantiene el material fresco pero no lo congela. Esto es útil para las bebidas y las verduras.

Answer 4

No vi que se mencionara esto, pero podría ser el factor más importante.

Si todas las demás propiedades fueran iguales, el gel de menor temperatura de fusión tratará de mantener el interior de la nevera a una temperatura más fría hasta que se derrita, por lo que fluye más calor a través del aislamiento.

Aunque su capacidad total de absorción de calor fuera la misma, debería durar menos. Y sospecho que si se añaden más cosas al agua para cambiar sus propiedades, también se reducirá su capacidad.

Como se ha dicho, la razón del punto de congelación más bajo es la necesidad de una temperatura más baja, pero probablemente durará menos tiempo, por lo que la elección es buena.