¿Vidrio, acero, cerámica?

 

La respuesta corta es: el plastico los conos son los mejores. Absorben el calor del preparar agua menos rápidamente, absorben menos calor en general y pierden ese calor en el aire más lentamente. 

 

Pero para entender realmente por qué, necesitamos profundizar un poco en la física.

 

Hay tres cosas que afectan la cantidad de calor que pierde a través del cono:

• Conductividad - que mide qué tan rápido pasa el calor hacia y a través del cono
• Calor Específico J/Kg/°C Capacidad - cuánta energía térmica se necesita para cambiar la temperatura del cono
• Pérdida de calor en la superficie - la rapidez con que el cono cede calor a la atmósfera

 

Conductividad

Probablemente recuerde de las lesson de ciencias de la escuela secundaria que el plastico es un buen aislante y el metal es un buen conductor. El vidrio y la cerámica se encuentran en algún punto intermedio. Eso nos dice que el plastico gana en conductividad, al menos, pero ¿en cuánto?

 

	Acrílico	Vidrio	Porcelana	Acero Inoxidable
Conductividad (W / mK)	0.2	1	4-5	16

(Fuente: https://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html)

 

Como puede ver, la porcelana es 20-25 veces más conductora que acrílico (un típico el plastico). Esto significa que el calor saldrá de la infusión y entrará en el cono mucho más rápidamente.

 

Calor Específico J/Kg/°C

A continuación, consideramos cuánta energía es capaz de absorber el cono. Se llama calor especifico, y se mide en julios por kg por grado - en otras palabras, cuántos julios de energía que se necesita para cambiar la temperatura de un kilogramo del material en un grado.

 

	Acrílico	Vidrio	Porcelana	Acero Inoxidable
Calor específico (J / kgC)	1250	753	1085	490

 

Entonces el plastico Se necesita más energía térmica por kilogramo para aumentar la temperatura en una cantidad determinada. Sin embargo, un cono cerámico típico pesa cuatro veces más que un el plastico cono, por lo que absorberá alrededor de 3,5 veces más calor en general para el mismo cambio de temperatura.

 

Este a menudo hace tropezar a la gente: es común escuchar a los baristas decir que prefieren los conos de cerámica "porque retienen más calor". Sin embargo, esto es realmente malo, ya que significa que está quitando más calor al preparar agua.

 

Pérdida de calor en la superficie

Finalmente, el calor sale del cono a la atmósfera por convección o radiación.

 

La tasa de convección depende de la temperatura de la superficie. Los materiales más conductores pasarán energía térmica a la superficie más rápidamente. Una vez que el calor está en la superficie, los materiales con menor calor especifico se calentará más para una determinada cantidad de transferencia de calor. Entonces el plastico, con su menor conductividad y mayor calor especifico, perderá considerablemente menos energía por convección que los otros materiales.

 

La tasa de pérdida de calor por radiación depende no solo del material, sino también de su estructura, incluido su pulido, así como la temperatura de la superficie, por lo que es difícil de estimar mediante cálculo. Vidrio, porcelana y el plastico todos irradiarán una cantidad similar para una temperatura determinada. El acero irradiará bastante menos, pero esto se compensa por el hecho de que la alta conductividad y la baja calor especifico significa que la temperatura de la superficie se calentará mucho más rápidamente. Además, la pérdida máxima de calor por radiación es aproximadamente la mitad que la de convección.

 

¿Qué pasa con los conos aislados?

El aire es un mejor aislante que cualquiera de estos materiales, con una conductividad de alrededor de 0,02 W / mK. Existen algunos diseños de cono que aprovechan esto, usando una pared doble para atrapar una capa de aire, o una estructura tipo malla abierta para minimizar la cantidad de material en contacto con el filtro, dejándolo abierto al aire. Estos diseños pueden ayudar a retener el calor hasta cierto punto; sin embargo, incluso en estos casos, el mejor material para hacerlos sería el plastico.

 

En los conos de vidrio de doble pared, la masa de vidrio aún absorberá mucho calor antes de que entre en juego la capa de aire. A el plastico El cono de doble pared funcionaría mucho mejor.

 

En los conos tipo malla metálica, el área de la superficie del metal sigue siendo significativa, lo que significa que todavía extraerá algo de calor de la infusión y lo disipará a la atmósfera. También habrá una pérdida de calor adicional en la superficie exterior del filtro debido a la evaporación, que es una forma muy eficiente de transferir calor a la atmósfera. En última instancia, usar un material más parecido al poliestireno expandido haría el mismo trabajo mucho mejor y más barato.

 

Conclusión

Entonces, según estos tres factores, el plastico los conos ganan cada vez: absorben el calor del preparar agua menos rápidamente, absorben menos calor en general y pierden ese calor en el aire más lentamente. El diseño del cono, particularmente su peso y área de superficie, juega un papel importante, pero sean cuales sean las elecciones de diseño que se tomen, el plastico es el material lógico a utilizar.