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Un soda glacé par une journée chaude peut être très rafraîchissant, mais le garder au froid ces jours-ci peut être difficile. Dans le passé, les boissons gazeuses n'étaient emballées que dans des bouteilles en verre. Aujourd'hui, même s'il est possible de les trouver ainsi chez des fournisseurs plus petits, la plupart d'entre eux sont en bouteilles de plastique ou en canettes d'aluminium.
Transfert de chaleur
La première chose à considérer est le mécanisme physique dans lequel la chaleur, ou énergie thermique, est transférée entre les objets. L'énergie thermique est la quantité de mouvement moléculaire dans une substance et peut être transférée de trois manières: convection, conduction et irradiation. L'irradiation nécessite un espace vide entre les objets en interaction. Le soleil réchauffe la Terre par son rayonnement. Étant donné que le contenu des canettes et des bouteilles est liquide, un conteneur contenant du réfrigérant qui gagne de l'énergie thermique sera soumis à la conduction et à la convection.
Conduite
La conduction se produit lorsque deux substances avec des quantités différentes d’énergie thermique ou des températures différentes entrent en contact. L'énergie thermique de la substance la plus chaude commencera à augmenter le mouvement moléculaire de la substance plus froide.Placez vos mains sur une surface métallique froide. Après une minute, les mains seront plus froides. En effet, ils ont perdu une partie de leur énergie thermique au profit d’une région de la surface métallique, qui est maintenant plus chaude qu’auparavant. L'air chaud entre en contact avec le réservoir de liquide de refroidissement, transférant de l'énergie thermique à la canette ou à la bouteille par conduction. La même chose se produit si le conteneur est dans une main chaude.
Convection
Comme les réfrigérants sont liquides, ils seront soumis au transfert de chaleur par convection. Dans ce cas, les molécules de la substance qui gagnent de l’énergie thermique peuvent changer de lieu. Ce n'est pas possible sur un objet solide (sans qu'il soit complètement fondu). Les molécules d'un solide vibrent simplement plus rapidement, mais restent au même endroit. Pensez à une casserole avec de l'eau bouillante. Les molécules d'eau ne se touchent pas simplement, le liquide circule librement dans la casserole. L'énergie thermique est transférée non seulement par la vibration des molécules les unes contre les autres, mais elles montent et descendent également à travers le pan. Les molécules d'un réfrigérant chauffé par conduction près des coins de la bouteille se déplacent dans des zones du liquide qui ne sont pas en contact avec le récipient et le réchauffent complètement.
Isolateurs et conducteurs
Certains matériaux qui transfèrent très bien l'énergie thermique sont appelés conducteurs. Les métaux, qui sont d'excellents conducteurs, ont généralement une couche externe, ou valence, qui sont des électrons qui se déplacent facilement d'un atome à un autre, permettant ainsi leur transfert. Certaines substances sont le contraire et ne fonctionnent pas bien. Ils sont connus comme des isolants. Quelques exemples sont le bois, l'air, le caoutchouc et le plastique.
Isoler la boisson
Étant donné que le métal est un bon conducteur d’énergie thermique, la boisson reste froide moins longtemps lorsqu’elle entre en contact avec de l’air chaud ou avec les mains, lorsqu’elle utilise un récipient en métal par rapport à l’utilisation de récipients en plastique. Cependant, gardez à l'esprit que les contenants en plastique sont fabriqués avec un matériau très fin. Même si la semelle intérieure est meilleure qu'une canette en aluminium, aucune d'entre elles ne conservera longtemps une boisson fraîche si elle est tenue avec les mains. Vous pouvez ajouter une couche d’isolant pour garder la boisson au frais plus longtemps. Les supports en mousse de ces récipients font un excellent travail d’isolation contre le transfert de chaleur, ainsi qu’une chaussette épaisse en laine qui empêchera la boisson de se réchauffer de la même manière qu’elle la maintiendra jusqu'aux pieds pendant l’hiver.
