Termodynamik, tina upp fryst kött.

Har inte läst mycket inom termodynamik och måste därför fråga följande.

När ett objekt värms upp/kyls ned, finns det något formel där man kan räkna på vilken effekt den värms upp / kyls ned med?

EX: Vi har luftfuktighet och temperatur på systemet samt temperatur på objektet, finns det någon vettig approximation som kan ge funktion för hur temperaturen hos objektet ter sig över tiden?

Följdfrågan till detta är vilken skillnad i tid det är om man ska tina upp en stek från -16 grader C till > 0 grader C, om i det ena fallet man tinar upp i kylskåpet (3 grader), och i andra fallet i rumstemperatur (21 grader).

obs, kan ej testa båda fallen och jämföra då jag endast har ett begränsat antal stekar.

du kan ju använda stefan-boltzmanns lag för en någorlunda approximation iaf:

strålningstätheten = φ
säg att steken är en svart kropp. alltså är emissiviteten ε=1. Temperaturen T är i Kelvin.

φ=5,67*10-*T*ε W/m

Då strålar steken ut 5,67*10-*257,15 ≈ 248 W/m
och mottager: 5,67*10-*276,15 ≈ 330 W/m (om luftens temperatur är 3 °C)

Nettoeffekten blir: 82 W/m

Sen får du räkna på hur stor yta steken har, samt specifika värmekapaciteten för steken.

Jag vet inte om man kan approximera steken till en isbit, men om man gör det så är värmekapaciteten för is c = 2,2 kJ/kgK

Sen måste man ha vikten på steken.

Säg att vi har en stek på 0,2 kg, som har en yta på 0.02 m

Då tar den emot 1,6 W. Eller 1,6*10^- kJ/s

Och den ska höja temperaturen med 16 K. Då tar det (2,2*16*0,2)/1,6*10^- ≈ 4400 s ≈ 1,2 h





Om du däremot har en rumstemperatur på 21 grader tar steken emot:

5,67*10-*294,15 ≈ 424 W/m
och strålar ut: 5,67*10-*257,15 ≈ 248 W/m

Nettot blir: 176 W/m

På steken blir detta: 3,5 W. Eller 3,5*10^- kJ/s.

Och den ska höja temperaturen med 16 K. Då tar det (2,2*16*0,2)/3,5*10^- ≈ 2011 s ≈ 0,6 h


Nu tillkommer naturligtvis andra effekter, såsom konvektion. Men, jag vet inte hur man räknar på det. Jag tycker iofs att mina resultat inte stämmer överens med verkligheten. Men, det kanske beror på att köttbiten inte kan approximeras till en isbit . Jag kan ha uppskattat ytan på köttet fel också. Tänk på att luften inte kommer åt köttet på undersidan förresten när du räknar ut den. Reserverar även för andra eventuella slarvfel såhär kl 03.30 på morgonen.

mina beräkningar är lite felaktiga....

eftersom när köttbiten får en högre temperatur så blir nettoeffekten den tar emot mindre än när den var en lägre temperatur.

men, jag orkar inte räkna på det. nån som har lust?

Tackar

Om omgivning har temperaturen t så blir nettoeffekten k(t^4-T^4). Multiplicerat med arean A och värmekapaciteten c får man att k(t^4-T^4)*A*c = T'. Hur man löser den differentialekvationen vet jag inte.

skitsamma