Dlaczego olej przenosi ciepło do żywności bardziej stopniowo niż woda?

Pracując nad pracą domową w drugim tygodniu kursu Edx na Harvardxie, SPU27x Nauka i gotowanie: Od kuchni haute po naukę miękkich materii, natknąłem się na to pytanie:

Różnica w określonych temperaturach wody i oleju jest ważna podczas gotowania. Na przykład olej nagrzewa się szybciej, a gotowanie na oleju niż na wodzie jest mniej prawdopodobne. Krótko wyjaśnij te obserwacje, korzystając z naukowych pomysłów z tego tygodnia.

Jesteśmy proszeni o napisanie krótkiej odpowiedzi, a po jej przesłaniu otrzymujemy rubrykę oceniającą i prośbę o dokonanie samooceny. Oto moja odpowiedź:

Chociaż prawdą jest, że olej nagrzewa się szybciej niż woda ze względu na niższą pojemność cieplną, nie jest prawdą, że jedzenie jest mniej prawdopodobne, aby zostało rozgotowane niż woda. Temperatura wrzenia oleju jest na ogół znacznie wyższa niż temperatura wody (około 250–350 stopni Celsjusza w porównaniu do 100 stopni Celsjusza). Oznacza to, że podczas gotowania potraw w oleju bardzo prawdopodobne jest, że potrawy te osiągną temperaturę znacznie wyższą niż w przypadku gotowania w wodzie. Wiedząc, że temperatura cieczy pozostaje stała w punkcie wrzenia, jedzenie gotowane w wodzie nigdy nie przekroczy 100 stopni Celsjusza, więc istnieje mniejsze prawdopodobieństwo, że przypalisz jedzenie w wodzie, niż gdybyś gotował w oleju, ponieważ reakcje, które powodują oparzenia nie występują w tej temperaturze, ale występują w temperaturze wrzenia olejów.

a rubryka, którą otrzymujemy, stwierdza:

Pełna odpowiedź zawiera co najmniej dwa z następujących pomysłów:

• Olej ma niższe ciepło właściwe niż woda.
• Olej może być podgrzewany do wysokich temperatur przy stosunkowo mniejszym poborze energii niż woda.
• W stałej temperaturze olej przenosi ciepło stopniowo na żywność niż woda o tej samej temperaturze.
• W postaci płynnej olej można podgrzać do wyższej temperatury niż woda.

Możesz użyć różnych słów do wyrażenia tych pojęć, więc oceniaj swoją odpowiedź na podstawie znaczenia odpowiedzi, zamiast oczekiwać, że twoje sformułowania dokładnie do niej pasują.

Wygląda więc na to, że moja odpowiedź różni się od sugerowanej. W szczególności jestem zdezorientowany, że udzielona odpowiedź nie odnosi się wprost do tego, czy prawdą jest, że jedzenie jest mniej prawdopodobne, aby się rozgotowało w oleju. Nie jestem również pewien, dlaczego olej przenosi ciepło bardziej stopniowo na żywność niż na wodę.

Byłbym bardzo wdzięczny, gdyby ktoś mógł wyjaśnić moje pytania, a także przekazać mi informacje zwrotne na temat mojej odpowiedzi.

Po pierwsze, nie sądzę, że pytanie, które zadajesz, jest dobrze napisane (twoje pytanie dotyczące tego pytania jest lepsze). Nie mamy korzyści z kontekstu kursu, ale samo to pytanie wydaje się słabe. Wyrażenie „mniej prawdopodobne jest, że przegotujesz jedzenie” jest problematyczne, ponieważ techniki gotowania z olejem i wodą są zupełnie inne, czego można się spodziewać na podstawie określonych temperatur grzania i wrzenia. Chociaż olej może przenosić mniej ciepła przez określony czas w tej samej temperaturze co woda, jest mało prawdopodobne, aby olej i woda miały tę samą temperaturę. Po prostu nie gotujesz z olejem i wodą w ten sam sposób.

W pierwotnym pytaniu i odpowiedzi termin rozgotowanie wydaje się odnosić do temperatury wewnętrznej żywności. Twoja odpowiedź uważa rozgotowanie za palenie, co nie jest tym samym. Być może myślą o przypadku, w którym stek nie będzie dobrze zrobiony (rozgotowany), zanim zauważysz, że na zewnątrz jest nieprzyjemnie zwęglony podczas smażenia na patelni na oleju, ale gotowanie steku może skutkować dobrze wykonanym produktem bez wizualnego wskazania.

Rozgotowanie jest trochę głupie. Zależy to od czasu, temperatury i szybkości wymiany ciepła.

Stwierdzenie, że uzyskasz wyższy poziom słyszalności transferu w wodzie w porównaniu do oleju w tej samej temperaturze, jest dla mnie trochę słabe. Tak, olej ostygnie (straci temperaturę) szybciej w kontakcie z chłodniejszą powierzchnią żywności w porównaniu z wodą z powodu niższego ciepła właściwego. Ale to płyn, a temperatura będzie dość stała. Ta cząsteczka oleju zostanie szybko zastąpiona inną cząsteczką. Lepkość wpływałaby na szybkość mieszania. Nawet w kontakcie cząsteczka oleju odbierze ciepło z cząsteczek znajdujących się za nią. Mam ciepło jest czynnikiem, ale nie jestem przekonany, że jest wystarczająco czynnika należy mierzyć. Powiedziałbym im, co chcą usłyszeć.

Łatwo byłoby to zmierzyć. Zdobądź garnek z wodą i garnek z olejem, każdy o temperaturze 180 F. Schłodź dwa termometry w tej samej szklance wody. Umieść w doniczkach i sprawdź, który z nich osiągnie najpierw 180 F. Następnie odwróć dwa termometry.

Wchodzę w stos o tym, że pytanie jest źle / myląco sformułowane. EDYCJA: OK, przeredagowanie, zawstydzony stopniem fizyki, aby wprowadzić w błąd właściwe ciepło.

W części dotyczącej ciepła właściwego ciepło właściwe olejów roślinnych stanowi około połowy ciepła wody. Oznacza to, że potrzeba około dwa razy więcej energii, aby podnieść wodę o tej samej liczbie stopni, co olej, lub uwalnia dwa razy więcej do żywności, aby obniżyć ją o tę samą ilość. W efekcie oznacza to, że woda o tej samej temperaturze ma dwukrotnie więcej energii do gotowania niż olej, więc w tej samej temperaturze szybciej gotuje jedzenie i może być bardziej podatna na nadmierne gotowanie bez dodawania dodatkowej energii. Ale rzadko gotowanie odbywa się przy użyciu oleju lub wody jako zasobnika ciepła, odbywa się to poprzez ciągłe dodawanie energii do mediów, aby spróbować utrzymać nieco stałą temperaturę.

Niższe ciepło właściwe oleju oznacza, że ​​łatwiej jest ogrzać lub schłodzić niż wodę, dzięki czemu bardziej wydajne jest przekazywanie energii ze źródła ciepła lub z jego rezerwy do innego obiektu, więc powinno po prostu gotować szybciej niż woda. Z perspektywy czasu, w bardzo zaokrąglonych liczbach, ciepło właściwe wody wynosi nieco ponad 4, zignorujemy jednostki, są nudne, ale jest to ilość energii potrzebnej do podgrzania masy wody o 1 stopień. Olej roślinny ma około 2. Miedź, sprawna na kolację, wynosi 0,385. Im mniejsza liczba, tym lepiej przenosi ciepło.

Smażenie w wysokiej temperaturze oleju, którego nie chciałbym przyznać, jest mniej prawdopodobne, aby przegotować jedzenie, chyba że zastosowane zostaną słabe elementy grzewcze i mały zbiornik, który nie utrzyma temperatury. Będzie jednak miał tendencję do przegotowania w inny sposób, spalając na zewnątrz, zachowując trochę wilgoci, a rozgotowanie w wodzie po prostu wysuszy mięso. Ale będę musiał się nie zgodzić z podstawową tezą pytania.

Myślę, że problem polega na tym, że porównujesz smażenie, które wykorzystuje wyższe temperatury do wrzenia lub duszenia, które wykorzystuje niższe temperatury, z powodu znacznie niższej temperatury wrzenia wody.

Jeśli chce się na nie odpowiedzieć w kontekście gotowania, można porównać czas potrzebny do ugotowania mięsa metodą confit vs gotowanie na wolnym ogniu lub gotowanie na wolnym ogniu, ponieważ obie ciecze kulinarne byłyby nieco poniżej 100 ° C i można porównać jabłka do jabłek, a zatem radzenie sobie z częścią „wymiany ciepła w stałej temperaturze”.

Tak, nie jestem pewien, czy rzecz „mniej prawdopodobne, że zostanie rozgotowana” jest koniecznie prawdą, ponieważ, chyba że robisz confit, temperatura, której używasz w stosunku do wody i oleju, rzadko jest „ustalona”, gdy spojrzysz na oba.

Swoista pojemność cieplna sama w sobie niewiele mówi o właściwościach przenoszenia ciepła określonego ośrodka, ponieważ przewodnictwo cieplne i lepkość między innymi będą odgrywały pewną rolę.

Być może najbardziej znaczącym rozróżnieniem jest to, że wrząca woda będzie miała dość stałą i stabilną temperaturę, tj. Około 100 stopni C, i dopóki nie znajdzie się w szczelnym pojemniku (tj. Szybkowarze), fizycznie nie może być cieplejsza niż niezależnie od tego ile ciepła w to włożysz. Nie ma to jednak nic wspólnego z jego specyficzną pojemnością cieplną. Z drugiej strony olej prawdopodobnie zapali się, zanim osiągnie temperaturę wrzenia, ale osiągnie znacznie wyższą temperaturę (w zależności od zastosowanego oleju), a zatem jest znacznie lepszy do szybkiego gotowania w wysokiej temperaturze.

Więc jeśli gotujesz rzeczy we wrzącej wodzie, to rzeczywiście jest prawie niemożliwe, aby je spalić (chyba, że ​​garnek gotuje się do sucha), ale nadal można całkowicie je rozgotować.

Powiedziawszy, że nie jest to najważniejszy powód wyboru jednego z olejów, istnieje większe prawdopodobieństwo, że interesuje Cię sposób, w jaki medium do gotowania wchodzi w interakcje z samym jedzeniem.

• Olej ma niższe ciepło właściwe niż woda.
• Olej może być podgrzewany do wysokich temperatur przy stosunkowo mniejszym poborze energii niż woda.
• W stałej temperaturze olej przenosi ciepło stopniowo na żywność niż woda o tej samej temperaturze.
• W postaci płynnej olej można podgrzać do wyższej temperatury niż woda.

Brakuje ci głównego czynnika: psychologicznego. TY rzadziej przegotujesz jedzenie.

„W stałej temperaturze olej przenosi ciepło stopniowo na żywność niż woda o tej samej temperaturze”. jest całkowicie błędnym twierdzeniem. Po pierwsze, przy niższym cieple właściwym ostygnie szybciej, a następnie przy wyższej temperaturze szybciej przenosi swoje ciepło. Utrzymanie tej stałej temperatury jest znacznie trudniejsze, ponieważ w przeciwieństwie do wody nie zatrzymuje się w temperaturze 100 ° C.

Olej nagrzewa się do wyższej temperatury podczas normalnego użytkowania. Przenosi ciepło z pieca kuchennego na jedzenie znacznie szybciej, wyższa temperatura gotuje jedzenie znacznie szybciej, jego niższe ciepło właściwe oznacza, że ​​transfer jest szybszy i zużywasz go znacznie mniej niż woda, więc ponownie, szybsze ciepło.

Wszystko to byłyby czynniki, które pozwoliłyby na bardzo szybkie rozgotowanie jedzenia.

Aby temu zapobiec, obserwuj swoją patelnię, cały czas się mieszaj, obserwuj ją przez cały czas, usuwaj z ognia zaraz po ugotowaniu - uważaj, aby nie rozgotować jedzenia przez cały proces.

W przypadku gotowania pozostawiasz garnek na kuchence i robisz coś innego, gdy gotuje się. I jesteś znacznie bardziej podatny na przegapienie momentu, w którym jest gotowany, i pozwól mu się rozgotować, po prostu dlatego, że proces trwa o wiele za długo, aby być stale kontrolowanym.

Podczas gdy wszystkie czynniki fizyczne - takie jak ograniczenie temperatury, przenikanie ciepła, rozkład ciepła itd., Przemawiają na korzyść wody w przypadku rozgotowywania, właśnie dlatego, że smażenie jest tak podatne na przegotowanie, że wymaga stałej uwagi, mniej prawdopodobne jest, aby się rozgotowało coś z olejem.

Nie jestem chemikiem, więc domyślam się: czy może chodzi o „olej i woda się nie mieszają”, czyli rozpuszczalność i zdolność wody do lepszego wnikania w powierzchnię potrawy, którą chcemy gotować? Sądzę, że większość jedzenia zawiera znaczną ilość wody w porównaniu do ilości oleju / tłuszczu / tłuszczu i że olej gotuje jedzenie tylko na powierzchni, podczas gdy woda gotuje je przez całą drogę?