Wiemy już, jak wygląda matematycznie idealne szkło, aby utrzymać zimną temperaturę piwa

Brazylijski inżynier odkrył, że szklanki z szerszą górą wąską do podstawy najlepiej chłodzą piwo.

Cláudio de Castro Pellegrini, inżynier mechanik na Uniwersytecie Federalnym w São João del-Rei, spędził dzień na basenie, kiedy natknął się na problem, który zainspirował badania naukowe: jego piwo już się nagrzewało.

„W najbardziej krytycznym scenariuszu, jak na plaży w upalny dzień [38 ºC], zaledwie 3 minuty może wystarczyć, aby piwo stało się niezdatne do picia” – uważa.

Aby zaradzić temu problemowi, naukowiec wziął się do pracy i postanowił spróbować poznać idealny kształt szkła, aby piwo było zimne. Pierwotnie opublikowano go w 2019 r. w brazylijskim czasopiśmie Journal of Physics Teaching, a ostatnio, w październiku 2024 r., udoskonalono go.

Pierwszym czynnikiem jest W miarę możliwości unikaj absorpcji ciepła — to znaczy używać pojemnika o jak najmniejszej powierzchni w stosunku do objętości. Autor wziął także pod uwagę fakt, że im bardziej pusta staje się szklanka w trakcie picia, tym więcej jej powierzchni styka się z otoczeniem zewnętrznym.

W trzech wymiarach kształtem, który ma najmniejszą powierzchnię w stosunku do objętości, jest piłka. Jednak miseczka kulista nie byłaby praktyczna i nie trzymałaby się w pozycji pionowej.

Aby stworzyć równanie, autor musiał zignorować pewne czynniki, które mogą mieć wpływ na temperaturę, takie jak ciepło przenoszone z dłoni i właściwości termoizolacyjne pianki piwnej, mówi.

Dodał jednak inne wymagania praktyczne: szkło musi być symetryczne a podstawa miseczki musiałaby być płaska i wystarczająco stabilna, aby miseczka mogła się utrzymać. Pellegrini założył także, że podstawa szklanki będzie doskonałym izolatorem termicznym, a gęstość i temperatura napoju będą jednakowe.

Wszystko to doprowadziło do następującej formuły:

T oznacza temperaturę piwa, ρ gęstość, V objętość, hCV współczynnik przenikania ciepła przez konwekcję, cₚ ciepło właściwe, T∞ temperaturę otoczenia, a Aₜₒₜ to odsłonięta powierzchnia piwa.

Inżynier początkowo obliczył iloraz Aₜₒₜ /V, przyrównał go do zera i korzystając z właściwości ciał obrotowych, obliczył wzór na idealny promień (r) doskonałej szklanki do piwa w funkcji wysokości (h).

„Chcesz wiedzieć, jak wyglądałoby szkło „wielkiego z wielkich”? Byłoby ewakuowany kubek z podwójnymi ściankamilub z porowatej ceramiki, która jest tańsza, o kształcie nadawanym przez mój wzór, z uchwytem izolującym ciepło od dłoni i pokrywką ograniczającą konwekcję przez otwór. Będzie bardzo brzydko, ale bardzo dobrze” – zastanawia się Pellegrini.

Chociaż to szkło, „wielki z wielkich”, jeszcze nie istnieje, wzór wskazuje, że idealne szkło musi mieć szeroką górę i zwęzić się w kierunku podstawy.

Inżynier nie zrezygnował jednak z poszukiwań idealnego szkła i w przyszłych projektach zamierza uwzględnić takie czynniki, które nie zostały uwzględnione w tym badaniu, jak np. wymiana ciepła przez dno i pianę piwną.