気化熱でスイカを冷やす

質問

化学...ではないかもしれませんが、１玉のスイカを早く冷やしたいと思います。調べてみると、タライに水を入れて、その中にスイカを入れ、スイカの頭が出ている部分に濡れタオルを被せ、タオルを少し水の中に着けて置くと、気化熱でスイカが冷えるとのことでした。早速やっていますが、もっと早く、芯まで冷やしたいのです。気化熱とは蒸発する時に熱を奪うというようなことがインターネットでありましたが、もっと早く蒸発させる方法があるのでしょうか？　冷やすためにタオルを暖めて蒸発させるというのも変ですし、ウチワで扇ぐと効果的でしょうか？　他に名案がありましたら教えて下さい。メカニズムも併せて教えていただけると助かります。

回答No.6

c80s3xxx · ベストアンサー

何を使って冷やそうと，一番に足を引っ張るのはスイカの中の熱伝導です．
ビールを冷やすときにビール瓶あるいは缶を回すと速いのは，中のビールを静かに撹拌して，壁のあたりで冷えたものと芯の方の冷えていないものを入れ替える効果があるからです．
やったことがある人はわかると思うのですが，赤ん坊用の粉ミルクを溶かして冷ますときも，哺乳瓶に流水をかけるだけでは効果が薄く，こまめに瓶を揺すってよく混ぜることで迅速に冷ませます．

このような撹拌ができない場合は，冷却は熱拡散という形の熱輸送でしか進みません．そして，この拡散は水（スイカの成分はほとんどは水です）ではかなり遅い現象です．
熱拡散の速度，というか熱の輸送速度，正確には熱流束というのですが，これは，温度勾配に比例します（Fick の第1法則）．つまり外側の温度を大幅に冷やせば中心の温度が下がる速度は上がります．まあ，当たり前ですね．
勾配は温度差÷距離なので，熱輸送距離を小さくする，つまりスイカを小さく切って，その全面から冷やすようにすれば速度は上がります．

ということで，中まできんきんにすばやく冷やすには，
1) 周りの温度を下げる
2) 小さく切る
この二つを両方使うしかありません．
丸のママのスイカを気化熱で冷やすのでは時間もかかり，しかも到達温度も低く，満足できるような結果にはならないでしょう．

お礼

ご回答ありがとうございました。
かなり化学的な内容となってきてうれしいです。
小さく切ると早く冷えるのは、冷却される面が増えるからだと思っていたのですが、熱の輸送距離が縮まって真ん中まで冷えやすくなるということなのですね。
小さく切ると、表面が透明に変色していくので、なるべく丸い状態で冷えてから切りたかったのです。
周りの温度を下げる方法として、気化熱はあまり有効ではないですか... 氷水に漬けてもいたのですが、残念ながらキンキンに冷えませんでした。

回答No.11

c80s3xxx

球状拡散の場合には完全に同じにはならないと思いますが，単純な1次元の拡散方程式を解くと，中心部の温度が下がり始めるまでに要する時間は，周りの温度を大きく下げようがそうでなかろうが，あまり変わりません．つまり，ドライアイスを使おうがなんだろうが，中心部の温度低下が始まるまでに要する時間は同程度であり，そこから先の時間が短くなる，と考えた方がいいと思います．
またドライアイスのように，0℃を大幅に下回る冷却剤を使っても，外皮近辺は凍結するまで約0℃より下には下がらず，すくなくともその凍結にかかる時間の間は0℃で冷やすときと内側の温度低下の具合は変わらないといえます．
周辺部が凍結してシャーベット状になったスイカを食べるとおいしいのか，あるいは中心から食べていくうちには解けるだろうから気にしないか，その辺の問題はあるかもしれませんが，ドライアイスで冷やすのも，氷水で冷やすのも，全体を食べておいしいくらいに冷やすという意味ではほとんど同じだろうと思います．

お礼

ご回答ありがとうございました。
そういうことでしたか。周りの温度を大きく下げても中心部の温度の下がり始めの時間は同じぐらいですか...　氷点下の吹雪の中でも毛布で包まっていれば、毛布の中の人はすぐに冷たくならないという感じでしょうか。
とりあえず、様々な意見を聞いて、結論は切って冷蔵庫に入れるのが一番とわかりました。いろいろありがとうございました。

回答No.10

Pesuko

Ｎｏ１です
熱伝導が悪い事を考えひとつの方法。
銅製直径５ｍｍ以上の棒３００ｍｍ以上をスイカに貫通する
数量も出来れば、カットする８方向でカット方向に５本程度
これでかなり熱伝導が良くなるはず。

贅沢言えば銅棒じゃなく、ヒートパイプ。

まともな方法で２時間で外側にダメージを与えず、中まで冷やす事は
不可能に近いかと。

単純なのは食べるサイズに切って冷蔵庫に並べましょう、絶対に早いです。

お礼

追加回答ありがとうございました。
確かにドライバードリルとツイストビットを使えばスイカにきれいに孔を空けれますが、水分が漏れそうです。切って冷蔵庫で冷やすのは、スイカに負けたような気分です。

回答No.9

propon2334

もっと気化熱が大きくて、飽和蒸気圧が大きい物質をかけ続ければ冷えやすいかも。アセトンなんかいかがでしょう？
ちなみに他の方もおっしゃってますが何をやっても熱伝導という問題が絡んできますので、西瓜の中心まで画期的に素早く冷やす、という方法はないとおもわれます

お礼

ご回答ありがとうございます。
アセトンのような溶剤は食物には使いたくないですね。単に冷たければいいのならば冷凍庫の方が早く冷えそうに思えます。凍る前に取り出さなければいけませんが。

回答No.8

c80s3xxx

#6 です．
#7 の主旨で回答したつもりだったのですが，明記されていませんでしたね．
スイカの中の水分は，スイカの細胞組織によって，全体としては流動できませんから，熱は熱拡散によってしか伝わりません．だから小さく切らないと速くならない，ということです．

お礼

追加回答ありがとうございました。
表面から冷やすたの冷却ボックスにドライアイスを入れるというのはどうでしょうか... ドライアイスも結構高価ですが。

回答No.7

ojii68

氷でビールを冷やす方法を応用できないか？と提案しているかたがおられますが、あれは内部が流動するものでのみ有効な方法だと思われます。

お礼

ご回答ありがとうございました。
スイカはほとんど水分といっても流動はしないのですね。

回答No.5

Willyt

やったことはないのですが、伊東家の食卓でやっていたビールを早く冷やす方法というので桶に氷水を入れ、ビール瓶をこれに浸して３０秒くるくる廻すだけでちゃんと冷えるというのですよね。これを西瓜に応用できると思うのですがいかが？

お礼

ご回答ありがとうございました。
後の方々の回答にありましたが、内部が流動しないスイカでは応用が難しいそうですね。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

気温30度 湿度60% では、
気化熱で冷やせても 25度までです。

水道水の蛇口での温度の方が低いのではないでしょうか？
井戸水なら、17度以下でしょう。

氷をボールにいれ、その中でくるくる回していれば、
子供が手伝いたがるでしょう。

最速冷却は、四等分して、ビニールに入れ、
塩入りの氷水につけることです。

お礼

ご回答ありがとうございました。
気化熱ではあまり温度が下がらないのですね...
漫画の『課長 島耕作』でワインに濡れタオル(or新聞紙）を巻きつけて、走っている車から外にさらしていると、タオルor新聞紙が乾く頃にはワインが十分に冷えている...というのがありました。スイカは難しそうですね。

回答No.3

u-jinpo

こんば、＾＾；；
熱伝導率のよい金属などを、冷やして最大表面積で、すいかに、接せれば
よく冷えるでしょう、
ゴールドの粒に埋めるとか、（爆）＾＾
液体窒素につけたら、バリバリですね、、

＞ウチワで扇ぐと効果的でしょうか
扇風機やスポットクーラーが良いでしょう

こんなんでいかがでしょう、、

お礼

ご回答ありがとうございます。
金属はおもしろそうですが、都合のいいものがないようです。扇風機で蒸発が早くなるということでしょうか... 設置が難しいですね。とりあえずウチワでがんばっています。

回答No.2

xyz773

冷蔵庫が一番だと思います。
冷凍庫が大きいのなら、一度入れてみたらどうですか。
する前に、氷がどれくらいでできるか確認の必要はありますが。やり過ぎると割れると思うので。

お礼

ご回答ありがとうございました。
残念ながら、冷蔵庫はけっこういっぱいで、入らないのです。時間もかかるので。割れには注意します。

回答No.1

Pesuko

早く冷やすといっても限度があって、スイカの熱伝導率がそんなに
良いとは思えないから（熱伝導率は調べてません）
たとえば周囲をドライアイスで固めても、外側が凍って中まで
即冷えないと思う。
周囲を水に漬けても水の温度以上には冷えない。
タオルからの気化熱なんて焼け石に水。
それで冷えたら部屋にぬれたバスタオル数枚かけておけばエアコンが要らなくなる。
水に大量の氷を入れればそれなりに早いと思うけど、
水を入れる容器の断熱を考えないと氷の量が膨大になる。

冷蔵庫で冷やす事が一番早いと思うけど。

お礼

ご回答ありがとございました。
冷蔵庫だとキンキンに冷えますが、冷えるまでに半日ぐらいかかってしまいます。なんとか２時間ぐらいで冷やしたかったのですが....