Ο Νεύτωνας ήξερε γιατί ο καφές σου κρυώνει γρήγορα στην αρχή αλλά μετά πιο αργά;

Έχεις παρατηρήσει ποτέ ότι ο καφές σου είναι καυτός στην αρχή, αλλά μέσα σε λίγα λεπτά έχει γίνει χλιαρός, και μετά περνάει μια αιωνιότητα μέχρι να φτάσει σε θερμοκρασία δωματίου; Δεν είναι ιδέα σου, υπάρχει επιστημονική εξήγηση γι’ αυτό, και σχετίζεται με τη θερμοδυναμική!

Η διαδικασία με την οποία ο καφές σου κρυώνει εξηγείται από τον Νόμο της Ψύξης του Νεύτωνα. Σύμφωνα με αυτόν, ο ρυθμός με τον οποίο ένα ζεστό αντικείμενο χάνει θερμότητα εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας του με το περιβάλλον του. Δηλαδή, όσο πιο μεγάλη είναι αυτή η διαφορά, τόσο πιο γρήγορα χάνει θερμότητα. Η μαθηματική μορφή του νόμου είναι η εξής: T(t) = Tπεριβάλλοντος + (T0 – Tπεριβάλλοντος) e^{-kt}, όπου T(t) είναι η θερμοκρασία του καφέ τη χρονική στιγμή t, Tπεριβάλλοντος είναι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος, T0 είναι η αρχική θερμοκρασία του καφέ, k είναι ένας σταθερός συντελεστής που εξαρτάται από το υλικό του ποτηριού και το είδος του καφέ.

Στην αρχή, η διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στον καφέ, που μπορεί να είναι στους 80-90°C, και το περιβάλλον, που είναι περίπου 20°C, είναι τεράστια. Σύμφωνα με τον Νόμο της Ψύξης, όσο μεγαλύτερη η διαφορά, τόσο γρηγορότερα χάνει θερμότητα ο καφές. Μέσα στα πρώτα λεπτά, μπορεί να πέσει από τους 90°C στους 50°C. Όσο πιο κοντά βρίσκεται ο καφές στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τόσο πιο μικρή είναι η διαφορά και, επομένως, τόσο πιο αργός είναι ο ρυθμός ψύξης. Για να πέσει από τους 90°C στους 50°C μπορεί να πάρει 5-10 λεπτά, αλλά για να πάει από τους 50°C στους 30°C μπορεί να χρειαστούν 30 λεπτά ή και περισσότερο.

Το υλικό της κούπας παίζει σημαντικό ρόλο, καθώς μια κεραμική κούπα κρατάει τη θερμότητα περισσότερο από ένα λεπτό χάρτινο ποτήρι. Η ανατάραξη του καφέ ή το φύσημα επιταχύνει την ψύξη, καθώς αυξάνει την επαφή του με τον αέρα. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος επηρεάζει επίσης τη διαδικασία, αφού σε ένα κρύο δωμάτιο ο καφές κρυώνει γρηγορότερα από ό,τι σε ένα ζεστό. Η ποσότητα του καφέ είναι ακόμα ένας παράγοντας, αφού ένας μεγάλος latte σε ένα θερμός διατηρεί τη θερμότητα περισσότερο από έναν μικρό espresso σε ρηχό φλιτζάνι.

Για να κρατήσεις τον καφέ σου ζεστό για περισσότερη ώρα, μπορείς να χρησιμοποιήσεις θερμός, να προθερμάνεις την κούπα σου ρίχνοντας λίγο ζεστό νερό πριν τον καφέ ή να αποφύγεις το συνεχές ανακάτεμα. Ο λόγος που ο καφές σου κρυώνει γρήγορα στην αρχή και μετά πιο αργά είναι απλά η φυσική σε δράση. Η θερμοκρασία μειώνεται ταχύτερα όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά με το περιβάλλον. Την επόμενη φορά που θα απογοητευτείς επειδή ο καφές σου έχει γίνει χλιαρός, θυμήσου ότι είναι απλά ο Νόμος της Ψύξης του Νεύτωνα που κάνει τη δουλειά του!