Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
2017-02-05, 15:35
  #1
Medlem
Bakade bröd häromdagen i en ugn på 200 grader och hade placerat aluminiumfolie ovanpå.
När jag skulle ta bort folien så märkte jag att den var ju inte varm alls. Den borde naturligtvis ha varit 200 grader som allt annat i ugnen? Men ändå kunde man utan problem ta i den med handen.

Hur är det möjligt?

En hypotes jag har är att aluminiumfolien är så extremt tunn att den termiska energi som lagras i den är så liten att den snabbt kyls ned av handen. Låter det rimligt eller finns det någon annan förklaring?
Citera
2017-02-05, 17:12
  #2
Medlem
elmhedens avatar
Aluminiumfolien väger väldigt lite, alltså har den lite massa. Det gör att den inte kan lagra särskilt mycket värme. Kombinerat med den stora exponerade yta genom vilken värme avges blir resultatet att den avger värmen extremt fort. Alltså kan du ta i den. Aluminium i sig är därtill rätt dåligt på att lagra värme.
Citera
2017-02-05, 18:26
  #3
Medlem
skunkjobbs avatar
Citat:
Ursprungligen postat av KarlKaviar
Bakade bröd häromdagen i en ugn på 200 grader och hade placerat aluminiumfolie ovanpå.
När jag skulle ta bort folien så märkte jag att den var ju inte varm alls. Den borde naturligtvis ha varit 200 grader som allt annat i ugnen? Men ändå kunde man utan problem ta i den med handen.

Hur är det möjligt?

En hypotes jag har är att aluminiumfolien är så extremt tunn att den termiska energi som lagras i den är så liten att den snabbt kyls ned av handen. Låter det rimligt eller finns det någon annan förklaring?
Din hypotes är alldeles korrekt, det är att folien är så tunn som gör det.

Bakplåten brukar vara av stål och den vet ju alla att den inte är så skön att ta i om den varit inne i ugnen på 200 ºC en stund. Aluminium har ungefär dubbelt så hög värmekapacitet (värmelagringsförmåga) som stål per kg men så är stålets densitet ungefär dubbelt så hög som aluminiumets så per volymenhet blir det ungefär lika och aluminium leder värme bättre än stål. Hade folien varit lika tjock som bakplåten (den hade kanske inte kallats folie då heller...) så hade du bränt dig något mer på folien än plåten (beroende på hur länge du håller i den, om värmeledning inom plåt/folie hinner bli en faktor att räkna med) så det är bara att den är så tunn som räddar dina fingrar.

Bakplåten är c:a 50 gånger tjockare än folien och har därmed ungefär 50 gånger mer värmeenergi att avge per ytenhet som man rör vid.
Citera
2017-02-06, 20:19
  #4
Medlem
200°C varm, 0.05 mm tjock folie har 0.005 cm × 2.4 J/(cm³ · °C) × (200°C - 40°C) = 1.9 J/cm² av lagrat värme. Med tanke på att du tar den antagligen med fingrar från båda sidor så dividerar man med 2, alltså 1 J/cm². Vilket är bara 5 gånger mindre än vad som brukar beskrivas som gränsen för andra gradens brännskador så "inte varm alls" är den kanske inte. Men tar du i folien direkt inne i ugnen så blir det antagligen inte "varmare" än het luft, och tar du det hela ut ur ugnen så tar det 2.4·10⁶ J/(m³ · °C) × 0.05·10⁻³ m × ln((200°C - 20°C) / (50°C - 20°C)) / 30 W/(m² · °C) = 7 sekunder för folien att kylas ner till bara 50°C.
__________________
Senast redigerad av arseniy 2017-02-06 kl. 20:21.
Citera
2017-02-06, 20:53
  #5
Medlem
skunkjobbs avatar
Citat:
Ursprungligen postat av arseniy
200°C varm, 0.05 mm tjock folie har 0.005 cm × 2.4 J/(cm³ · °C) × (200°C - 40°C) = 1.9 J/cm² av lagrat värme. Med tanke på att du tar den antagligen med fingrar från båda sidor så dividerar man med 2, alltså 1 J/cm². Vilket är bara 5 gånger mindre än vad som brukar beskrivas som gränsen för andra gradens brännskador så "inte varm alls" är den kanske inte. Men tar du i folien direkt inne i ugnen så blir det antagligen inte "varmare" än het luft, och tar du det hela ut ur ugnen så tar det 2.4·10⁶ J/(m³ · °C) × 0.05·10⁻³ m × ln((200°C - 20°C) / (50°C - 20°C)) / 30 W/(m² · °C) = 7 sekunder för folien att kylas ner till bara 50°C.
Hur kom du fram till avsvalningstiden? Jag ser ju siffrorna och formlerna men var kommer allt ifrån?
Citera
2017-02-06, 21:12
  #6
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av skunkjobb
Hur kom du fram till avsvalningstiden? Jag ser ju siffrorna och formlerna men var kommer allt ifrån?

30 W/(m² · °C) är ärligt talat bara en uppskattning. Jag antar att metallfilm överför värme till luften enligt P (effekt) = K × S(yta) × (T_metal - T_luft) och Wikipedia säger att K är "mellan 10 och 100 W/(m² · °C)" så varför inte 30.

Effekt är lika med P = ΔQ(mängden av värme) / Δt(tid) = - C(värmekapacitet per volym) × S(yta) × d(tjocklek) × ΔT_metal / Δt. Man har alltså en enkel differentialekvation, C S d dT_metal / dt = - K S (T_metal - T_luft). Lösningen är T_metal(t) - T_luft = (T_metal(t=0) - T_luft) × exp(- K t / (C d)), eller K t / (C d) = ln ((T_metal(t=0) - T_luft) / (T_metal(t) - T_luft)).
__________________
Senast redigerad av arseniy 2017-02-06 kl. 21:16.
Citera

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback