Forstå kulden.
Se hver eneste fase.
Ét eksperiment. Alle de vigtigste faktorer. Udforsk, hvordan vand afkøles og fryser i forskellige beholdere.
Dit termiske forløb
Sæt resultaterne i perspektiv.
Sammenlign, og find forskellen.
Hvilken beholder er hurtigst?
Samme vandmængde og omgivelser.
| Beholder | Til 5 °C | Første is | Helt frosset |
|---|
Frysning i tre dimensioner
Tid × temperatur × frossen andel
Hvad gør størst forskel?
Tallene er ændringen i beregnet tid til din måltemperatur. Kun den nævnte faktor ændres. Følsomhed viser modellens respons, ikke et statistisk sikkerhedsinterval.
Hvor går energien hen?
Teoretisk varme, der skal fjernes fra vand og beholder til det viste slutmål.
Åbn modellen · Antagelser, materialetal og kilder
Sådan beregnes forløbet
Vandet og beholderen behandles som ét samlet termisk system. Der regnes på energi for hvert andet sekund. Under faseovergangen bliver fjernet energi omsat til en frossen masseandel ved 0 °C. Efter fuld frysning falder isens temperatur videre. Alle grafer bruger det samme datasæt.
G = Afri / (1/h + d/k + Risol + Rindre)
+ Akontakt / (1/hkontakt + d/k + Rindre)
ΔE = −Q̇ · Δt
Qfase = m · L · Qkøl = C · ΔT
Indvendig modstand er 1/hindre plus en grov ismodstand f · (V/A) / 2,2. Den sidste tilføjelse er en valgt modeltilnærmelse, ikke en løst isfront. Den tilsvarende kontaktoverflade fjernes fra luftarealet; fri eksponering reducerer det resterende areal. Isolering lægges kun på luftvejen.
Det indgår ikke
Ingen underafkøling, fordampning, sol, særskilt strålevarme, trykmodel, sodavand, alkohol, salt, sukker eller kernetemperatur. Frost på vægge, ventilatorstyring og fryserens kølekapacitet beregnes ikke. Luftens h kan bruges som en effektiv, kalibreret værdi. Bundkontakt antages at have samme temperatur som luften.
Ved store beholdere og svag indvendig cirkulation er antagelsen om én temperatur særlig usikker. Sluttemperaturen er ikke nødvendigvis temperaturen i beholderens centrum. Rumkurven viser én bane, ikke en målt temperaturflade.
Fysiske konstanter og valgte standardværdier
| Stof | k · W/(m·K) | c · J/(kg·K) |
|---|
Vand: 4.186 J/(kg·K). Is: 2.090 J/(kg·K). Smeltevarme: 334.000 J/kg. Vandets tæthed sættes til 1.000 kg/m³. Materialetal holdes konstante. PET, keramik og silikone er illustrative modelværdier; virkelige produkter varierer.
Et cylinderformet volumen med valgt diameter bruges som geometri. Højden beregnes fra vandmængden. Ved flere rum fordeles vand og beholdermasse ligeligt mellem identiske, frit eksponerede rum. Resultater for en sammenhængende isbakke kan derfor være for optimistiske.
Beholderens masse er et selvstændigt input. Den beregnes ikke ud fra vægtykkelsen. I sammenligningen »Kun materiale« holdes også masse, geometri, tykkelse, antal rum og isolering faste; både k og c skifter.
Kilder til fysikken
OpenStax · Varmekapacitet
OpenStax · Faseovergang og latent varme
OpenStax · Varmeledning og materialetal
Kilderne understøtter de fysiske principper og tabulerede konstanter. De validerer ikke denne simulators frysetider. Standardværdier for beholdere, luft, kontakt og indvendig varmeoverførsel er scenarieantagelser.
Dine scenarier
Gem indstillinger i denne browser, og hent dem igen.