用保冷箱来冰冻啤酒,应该放多少冰?[译]

原文出处: jandan - 杨二姐

冷却饮料和酒最好的办法是放到冰里面。那么问题来了,要加多少冰呢?

注:文中的保冷箱(cooler)应该是这种东西

让我们先来假定一下:

如果你有N瓶啤酒,温度为室温22°C (约 72 °F)。
先准备好冰和啤酒,冰的温度就是0°C。
容器里面装满了水,为什么是水呢?这样可以用水的比热容。
多少水呢?标准容量是12液盎司,就是355毫升或者355克。
容器是铝制的,约15克。
保冷箱不会自带冰水化合物,可以在超市里买到。在啤酒降温时保证温度。

事物都有热能,温度越高,热能越多。我想做的就是将啤酒的热能转到冰上,关于温度有一点很酷:当你把东西接触一会儿,它们会达到同样的温度(不是相同的热能)。

因为冰是0°C,不会立刻升温,而是吸收能量先由冰化成水,接着水升温而啤酒开始降温,最后会剩下啤酒和水。虽然这不是你想要的,但这样确实有用。

温度改变需要多少热能?事实证明事物的热能变化取决于温度的变化、质量和比热容。

∆Ethermal = mC∆T
这里m指事物的质量,ΔT是温度变化,C是比热容。不同的事物有不同的比热容。这是为什么塑料咖啡杯不会烫伤你而里面同样温度的咖啡却可以。

当事物发生变化,例如从固体到液体,那么这就需要能量。所需的能量取决于质量和熔化潜热。现在估计一下,假设我有一罐苏打水或者说啤酒,那么我需要多少冰来使它降温?需要多冷?如果你不能下判断,没关系,我会让你搞清楚啤酒和冰的关系的。记住,假设啤酒的温度是22°C。

这里的关键是冰 (转为水) 的能量变化加上啤酒的能量必须是零。问题是冰的能量变化,假设所有的冰融化所需能量都来自啤酒,最终啤酒的温度可能会冰的其实温度还低。这正好符合能量守恒,但是这是不会发生的。在这种情况下,对象的变化温度会在两者温度达到相同时停止。

所以根据上面的理论,画出啤酒在冰水化合物的作用下温度变化的函数如下。

箭头指的地方是啤酒能达到的最低温度,不会低于零度的,就是说加100克的冰你就可以从冰水化合物中拿出你的啤酒了。

以此类推,六支啤酒就需要600克冰。不过要现实一点,以上的假设都是认为啤酒的热能全部转到冰里。事实上,还有其它的热能会进入冰里,保冷箱或者箱外的热能。

假如冰吸收的热能40%来自啤酒,那么每支啤酒就需要250克冰,六支需要1.5kg,一打需要3kg。

那么换个方法呢?假如我买了一包10磅(4.5kg)重的冰,那能冷却多少啤酒呢?用上面的计算方法来算应该是18支啤酒。比较现实的做法就是用10磅的冰来冷却一打啤酒,这样既能达到你想要的温度,还能保持较长一段时间。



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