Wenn ich etwas Eis in einem Salon kaufe oder etwas aus dem Supermarkt hole, stelle ich fest, dass die Behälter (auch die Standardschüsseln, die ich in meiner Küche finde) nicht perfekt zum Essen von Eis sind. Das Problem ist, dass das Eis schon beim Verzehr von oben nach unten an den Rändern und am Boden zu schmelzen beginnt. Ich möchte mein Eis von oben nach unten im Behälter essen, ohne mir Sorgen machen zu müssen, dass die Ränder flüssig werden.
Ich weiß, dass die Form des Behälters (wie viel Oberfläche er hat) auch wichtig ist, aber nach dem, was ich als Laie verstehe, ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials in diesem Szenario viel wichtiger. Ich habe bereits im Internet gesucht und einige umfassende Listen verschiedener Materialien und ihrer Wärmeleitfähigkeit gefunden, aber diese Listen machen keinen wirklichen Unterschied zwischen lebensmittelecht oder nicht, und anscheinend ändert sich die Wärmeleitfähigkeit auch mit der Temperatur der Materialien.
Meine letzte Physikstunde ist über ein Jahrzehnt her und ich muss zugeben, dass ich einfach verloren bin. Was ich suche, ist das Material, das am besten zum Einfüllen von Eis geeignet ist, und das Eis sollte an den Rändern erheblich langsamer schmelzen als an der Oberseite, die der Luft ausgesetzt ist. Das Material sollte unbedenklich essbar sein, und es sollte möglich sein, daraus tatsächlich eine erschwingliche Schale herzustellen (dh nicht aus Diamant). Ich gehe von einer Raumtemperatur von 20 °C (an einem heißen Sommertag vielleicht 35 °C) aus.
Das Beste, was mir bisher eingefallen ist, obwohl mehr aus Erfahrung als aus Wissenschaft, ist eine Holzschale.
Warum die Schüssel nicht vorher in den Kühl- oder Gefrierschrank stellen, damit sie kalt ist?
Hier besteht ein Wechselspiel zwischen Wärmeleitung (wie schnell der Becher Temperaturen zwischen Eis, Bechermaterial und Luft ausgleicht) und Wärmekapazität (wie viel Wärmeenergie steckt in Becher, Eis und Luft). Wenn Sie eine Schüssel mit viel Wärmekapazität und einer niedrigen Anfangstemperatur hätten (z. B. eine dicke Porzellan- oder Marmorschüssel, die Sie zuvor in den Gefrierschrank gestellt hatten), würde dies helfen, das Eis kalt zu halten, aber dieselbe Schüssel bei Raumtemperatur würde natürlich nur dazu dienen, das Eis effizienter auf Raumtemperatur zu erwärmen. Ein interessanter Ansatz ist natürlich das Einfrieren von Eis in Schalen - niedrige Temperatur und große Wärmekapazität (vielleicht sogar zu groß; meiner Meinung nach sollte Eis nicht zu kalt serviert werden).
Eine Schüssel mit geringer Wärmekapazität und geringer Wärmeleitfähigkeit würde selbst nicht viel zur Erwärmung beitragen, aber das Eis von der Luft und der Körperwärme isolieren. Ein Ansatz wäre eine dünne Metallschale (geringe Wärmekapazität), die von etwas Flauschigem (geringe Wärmeleitfähigkeit) umgeben ist, das möglicherweise in einer weiteren geeigneten Hülle (wie einer anderen Metallschale oder einer Holzschale) gehalten wird. Stellen Sie sich vor, wie eine Thermoskanne funktioniert: Es gibt eine isolierende Luftschicht (geringe Leitfähigkeit) zwischen zwei Metallhüllen (die selbst mit Gummi- oder Kunststoffbeschlägen an Ort und Stelle gehalten werden).
Diamond ist aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und relativ großen Wärmekapazität ein ziemlich schlechter Eisbecher; Diamond Bowls vor dem Servieren immer kalt stellen!
Verwenden Sie eine Thermoskanne mit metallischer Innenseite.
Dinge, die heiße Sachen heiß halten, sind normalerweise ähnlich gut darin, kalte Sachen kalt zu halten, da das Ziel darin besteht, die Wärmeübertragung zu verhindern, die in beide Richtungen funktioniert. Auf der Suche nach etwas Gutem, um heiße Sachen heiß zu halten, denken wir schnell an die Trennung von Oberflächen in einer Thermoskanne (oder Isolierflasche).
Die Thermoskanne besteht aus einer Außenschicht und einer (idealerweise) durch Vakuum getrennten Innenschicht. Beim Einfüllen von kaltem Material ist die innere Schicht die einzige Schicht in leitendem Kontakt. Das Vakuum verhindert die Wärmeleitung oder -konvektion von der äußeren Schicht, da es einfach kein Material gibt, um die Wärme über den Zwischenraum zu transportieren. Es bleibt nur die Wärmestrahlung, die stark reduziert werden kann, indem die Innenschicht an der Oberfläche zum Spalt hin glänzend gemacht wird (z. B. die Rückseite einer normalen Aluminiumfolie).
Ist Vakuum in einer praktischen Anwendung nicht möglich, dann verwenden Sie zwischen den Schichten ein Füllmaterial mit möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit. Die Isolierung im Gehäuse ist für diesen Zweck optimiert, und eine Art Wandschaum (vielleicht echte Mineral- / Glaswolle) wäre perfekt. Das kann für Ihre Anwendung zu viel des Guten sein, und gewöhnliche Thermoskannen verwenden normalerweise auch nur Luft, die an sich und bei Schreibwaren sehr isolierend ist. Aber jeder Bruch kann dazu führen, dass die Luft nicht stationär ist, da sie in den Spalt ein- und ausströmen kann und Konvektion verursacht.
Wenn Wärmeübertragung von außen behandelt und verhindert wird, kann nur noch die innere Schicht selbst zum Schmelzen führen. Dies geschieht, indem es seine enthaltene Wärme durch Leitung auf das Eis überträgt, bis es die gleiche Temperatur wie das Eis erreicht hat. Machen Sie daher diese innere Schicht aus einem Material mit einer sehr geringen Wärmekapazität, damit sehr wenig Wärmeenergie darin "gespeichert" wird.
Takiro