Verre, acier, céramique ?

 

La réponse courte est : Plastique les cônes sont les meilleurs. Ils absorbent la chaleur du infuser de l'eau moins rapidement, absorbent globalement moins de chaleur et perdent cette chaleur dans l’air plus lentement. 

 

Mais pour vraiment comprendre pourquoi, nous devons nous plonger un peu dans la physique.

 

Il y a trois choses qui affectent la quantité de chaleur que vous perdez via le cône :

• Conductivité – qui mesure la rapidité avec laquelle la chaleur passe dans et à travers le cône
• Chaleur spécifique Capacité – combien d’énergie thermique il faut pour changer la température du cône
• Perte de chaleur en surface – la rapidité avec laquelle le cône cède de la chaleur à l'atmosphère

 

Conductivité

Vous vous souvenez probablement des cours de sciences lesson au lycée qui Plastique est un bon isolant et le métal est un bon conducteur. Le verre et la céramique se situent quelque part entre les deux. Cela nous dit que Plastique gagne au moins sur la conductivité – mais de combien ?

 

	Acrylique	Verre	Porcelaine	Acier inoxydable
Conductivité (W/mK)	0.2	1	4-5	16

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

 

Comme vous pouvez le constater, la porcelaine est 20 à 25 fois plus conductrice que acrylique (un typique Plastique). Cela signifie que la chaleur sortira de votre infusion et entrera dans le cône beaucoup plus rapidement.

 

Chaleur spécifique

Ensuite, nous considérons la quantité d’énergie que le cône est capable d’absorber. C'est appelé chaleur spécifique, et est mesuré en joules par kg par degré – en d’autres termes, combien joules d'énergie nécessaire pour modifier d'un degré la température d'un kilogramme de matériau.

 

	Acrylique	Verre	Porcelaine	Acier inoxydable
Chaleur spécifique (J/kgC)	1250	753	1085	490

 

Donc Plastique Il faut plus d'énergie thermique par kilogramme pour augmenter la température d'une quantité donnée. Cependant, un cône en céramique typique pèse quatre fois plus qu'un Plastique cône, il absorbera donc environ 3,5 fois plus de chaleur globale pour le même changement de température.

 

Celui-ci fait souvent trébucher les gens : il est courant d'entendre les baristas dire qu'ils préfèrent les cônes en céramique « parce qu'ils retiennent plus de chaleur ». Cependant, c'est en réalité une mauvaise chose, car cela signifie que cela absorbe davantage de chaleur. infuser de l'eau.

 

Perte de chaleur à la surface

Enfin, la chaleur quitte le cône dans l’atmosphère soit par convection, soit par rayonnement.

 

Le taux de convection dépend de la température de surface. Les matériaux plus conducteurs transmettront plus rapidement l’énergie thermique à la surface. Une fois la chaleur arrivée à la surface, les matériaux à plus faible chaleur spécifique deviendra plus chaud pour une quantité donnée de transfert de chaleur. Donc Plastique, avec sa conductivité plus faible et plus élevée chaleur spécifique, perdra considérablement moins d'énergie par convection que les autres matériaux.

 

Le taux de perte de chaleur par rayonnement dépend non seulement du matériau, mais aussi de sa structure, notamment de son polissage, ainsi que de la température de surface. Il est donc difficile à estimer par calcul. Verre, porcelaine et Plastique rayonneront tous une quantité similaire pour une température donnée. L'acier rayonnera un peu moins, mais ceci est compensé par le fait que la conductivité élevée et la faible chaleur spécifique Cela signifie que la température de la surface augmentera beaucoup plus rapidement. De plus, la perte de chaleur maximale par rayonnement est environ la moitié de celle de la convection.

 

Qu’en est-il des cônes isolés ?

L'air est un meilleur isolant que n'importe lequel de ces matériaux, avec une conductivité d'environ 0,02 W/mK. Il existe certaines conceptions de cônes qui tirent parti de cela, en utilisant soit une double paroi pour emprisonner une couche d'air, soit une structure de type maille ouverte pour minimiser la quantité de matériau en contact avec le filtre, le laissant ouvert à l'air. Ces conceptions peuvent aider à retenir la chaleur dans une certaine mesure – mais même dans ces cas, le meilleur matériau pour les fabriquer serait toujours Plastique.

 

Dans les cônes de verre à double paroi, la masse de verre absorbe encore beaucoup de chaleur avant que la couche d'air n'entre en jeu. UN Plastique un cône à double paroi fonctionnerait beaucoup mieux.

 

Dans les cônes de type treillis métallique, la surface du métal est toujours importante, ce qui signifie qu'il évacuera toujours une partie de la chaleur du breuvage et la dissipera dans l'atmosphère. Il y aura également une perte de chaleur supplémentaire au niveau de la surface extérieure du filtre en raison de l'évaporation, qui constitue un moyen très efficace de transférer la chaleur vers l'atmosphère. En fin de compte, utiliser un matériau plus proche du polystyrène expansé ferait le même travail bien mieux et à moindre coût.

 

Conclusion

Donc, sur la base de ces trois facteurs, Plastique les cônes gagnent à chaque fois – ils absorbent la chaleur du infuser de l'eau moins rapidement, absorbent globalement moins de chaleur et perdent cette chaleur dans l’air plus lentement. La conception du cône, notamment son poids et sa surface, joue un rôle, mais quels que soient les choix de conception effectués, Plastique est le matériau logique à utiliser.