ทำไมน้ำมันถึงถ่ายเทความร้อนสู่อาหารค่อยๆมากกว่าน้ำ?

ขณะทำงานบ้านสัปดาห์ที่ 2 ของหลักสูตร Edx ของ Harvardx วิทยาศาสตร์และการทำอาหาร SPU27x: จาก Haute Cuisine ไปจนถึงวิทยาศาสตร์ Soft Matter ฉันเจอคำถามนี้:

ความแตกต่างของความร้อนเฉพาะสำหรับน้ำและน้ำมันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรุงอาหาร ตัวอย่างเช่นน้ำมันร้อนเร็วขึ้นและคุณมีโอกาสน้อยที่จะปรุงอาหารมากเกินไปหากคุณปรุงด้วยน้ำมันมากกว่าน้ำ อธิบายการสังเกตการณ์เหล่านี้โดยย่อโดยใช้แนวคิดทางวิทยาศาสตร์จากสัปดาห์นี้

เราถูกขอให้เขียนคำตอบสั้น ๆ และหลังจากส่งแล้วเราจะได้รับเกณฑ์การให้คะแนนและขอให้ทำการประเมินตนเอง นี่คือคำตอบของฉัน:

ในขณะที่มันเป็นความจริงที่น้ำมันร้อนเร็วกว่าน้ำเนื่องจากความจุความร้อนที่เฉพาะเจาะจงต่ำลง แต่ก็ไม่เป็นความจริงที่ว่าอาหารมีแนวโน้มที่จะต้มมากเกินไปน้อยกว่าน้ำ โดยทั่วไปจุดเดือดของน้ำมันจะสูงกว่าน้ำมาก (ประมาณ 250-350 องศาเซลเซียสเมื่อเทียบกับ 100 องศาเซลเซียส) ซึ่งหมายความว่าเมื่อปรุงอาหารด้วยน้ำมันมีแนวโน้มว่าอาหารของคุณจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอาหารที่ปรุงด้วยน้ำ เมื่อรู้ว่าอุณหภูมิของของเหลวคงที่ที่จุดเดือดอาหารที่ปรุงในน้ำจะไม่ไปเกิน 100 องศาเซลเซียสดังนั้นคุณจึงมีโอกาสน้อยที่จะเผาอาหารในน้ำมากกว่าถ้าคุณทำอาหารในน้ำมันเนื่องจากปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการเผาไหม้ ไม่เกิดขึ้นที่อุณหภูมินั้น แต่เกิดขึ้นในจุดเดือดของน้ำมัน

และรูบริกเราได้รับสถานะ:

คำตอบแบบเต็มมีแนวคิดต่อไปนี้อย่างน้อยสองข้อ:

• น้ำมันมีความร้อนจำเพาะต่ำกว่าน้ำ
• น้ำมันสามารถให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงโดยมีการป้อนพลังงานค่อนข้างน้อยกว่าน้ำ
• ที่อุณหภูมิคงที่น้ำมันจะค่อยๆถ่ายเทความร้อนไปยังอาหารมากกว่าน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน
• ในรูปแบบของเหลวน้ำมันสามารถให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำ

คุณอาจใช้คำที่แตกต่างเพื่อแสดงแนวคิดเหล่านี้ดังนั้นตัดสินการตอบสนองของคุณตามความหมายของคำตอบของคุณแทนที่จะคาดหวังว่าถ้อยคำของคุณจะตรงกับสิ่งนี้

ดังนั้นดูเหมือนว่าคำตอบของฉันจะค่อนข้างแตกต่างจากคำตอบที่แนะนำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งฉันสับสนว่าคำตอบที่ให้ไว้ไม่ได้ระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นความจริงหรือไม่ที่อาหารมีแนวโน้มที่จะปรุงอาหารมากเกินไปในน้ำมันน้อยลง ฉันเองก็ไม่แน่ใจเหมือนกันว่าทำไมน้ำมันจึงเปลี่ยนความร้อนเป็นอาหารมากกว่าน้ำ

ฉันจะซาบซึ้งจริงๆถ้าใครสามารถชี้แจงคำถามของฉันและให้ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับการตอบสนองของฉัน

ก่อนอื่นฉันไม่คิดว่าคำถามที่คุณถามจะเขียนได้ดี (คำถามของคุณเกี่ยวกับคำถามนี้ดีกว่า) เราไม่ได้รับประโยชน์จากบริบทของหลักสูตร แต่เพียงผู้เดียวคำถามนี้ดูเหมือนจะไม่ดี วลี "คุณมีโอกาสน้อยที่จะปรุงอาหารมากเกินไป" เป็นปัญหาเพราะเทคนิคในการปรุงอาหารด้วยน้ำมันและน้ำนั้นค่อนข้างแตกต่างกันไปตามที่คาดหวังจากความร้อนและจุดเดือดเฉพาะ แม้ว่าน้ำมันอาจถ่ายโอนความร้อนน้อยลงในช่วงเวลาที่กำหนดที่อุณหภูมิเดียวกันกับน้ำ แต่ก็ไม่น่าเป็นไปได้ที่คุณจะมีน้ำมันและน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน คุณไม่ปรุงอาหารด้วยน้ำมันและน้ำด้วยวิธีเดียวกัน

ในคำถามและคำตอบดั้งเดิมคำว่าการต้มมากเกินไปดูเหมือนจะอ้างถึงอุณหภูมิแกนกลางของอาหาร คำตอบของคุณพิจารณาว่าการเผาไหม้มากเกินไปซึ่งไม่เหมือนกัน บางทีพวกเขากำลังนึกถึงกรณีที่สเต็กของคุณจะไม่ดี (สุกเกินไป) ก่อนที่คุณจะสังเกตเห็นว่าข้างนอกนั้นจะถูกเผาไหม้อย่างไม่เป็นที่พอใจเมื่อกระทะทอดในน้ำมัน แต่การต้มสเต็กอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านมาดี

การต้มมากเกินไปเป็นเรื่องโง่ ขึ้นอยู่กับเวลาอุณหภูมิและอัตราการถ่ายเทความร้อน

คำแถลงคุณจะได้รับการได้ยินที่สูงขึ้นในน้ำเมื่อเทียบกับน้ำมันที่อุณหภูมิเดียวกันจะอ่อนแอเล็กน้อยสำหรับฉัน ใช่น้ำมันจะเย็นลง (เสียอุณหภูมิ) เร็วขึ้นเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่าของอาหารเมื่อเทียบกับน้ำเนื่องจากความร้อนจำเพาะต่ำกว่า แต่มันเป็นของเหลวและอุณหภูมิจะค่อนข้างคงที่ โมเลกุลน้ำมันนั้นจะถูกแทนที่ด้วยโมเลกุลอื่นอย่างรวดเร็ว ความหนืดจะมีผลต่ออัตราการผสม แม้ในขณะที่สัมผัสกับโมเลกุลน้ำมันจะได้รับความร้อนจากโมเลกุลที่อยู่ด้านหลัง ฉันจะได้รับความร้อนเฉพาะปัจจัยที่นี่ แต่ผมไม่เชื่อว่ามันเป็นสิ่งที่เพียงพอของปัจจัยที่จะวัด ฉันจะบอกพวกเขาในสิ่งที่พวกเขาต้องการจะได้ยิน

มันจะง่ายพอที่จะวัด รับน้ำหนึ่งหม้อและน้ำมันหนึ่งหม้อที่ 180 F. เทอร์โมมิเตอร์เย็น ๆ สองแก้วลงในแก้วน้ำใบเดียวกัน วางในกระถางแล้วดูว่าอันไหนถึง 180 F ก่อน จากนั้นย้อนกลับเครื่องวัดอุณหภูมิทั้งสอง

จะกองพะเนินเทินทึกเกี่ยวกับคำถามที่เป็นคำไม่ดี / missleadingly แก้ไข: ตกลงเขียนใหม่อายสำหรับปริญญาฟิสิกส์เพื่อแสดงความร้อนที่เฉพาะเจาะจงผิด

ในส่วนความร้อนเฉพาะของคำถามความร้อนเฉพาะของน้ำมันพืชจะอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของน้ำ นั่นหมายความว่าจะต้องใช้พลังงานมากขึ้นเป็นสองเท่าในการเพิ่มอุณหภูมิในน้ำโดยมีจำนวนองศาเท่ากับน้ำมันหรือปล่อยพลังงานออกมาเป็นสองเท่าของอาหารเพื่อลดปริมาณที่เท่ากัน อย่างมีประสิทธิภาพหมายถึงว่าน้ำที่อุณหภูมิเดียวกันมีพลังงานการปรุงอาหารสองเท่าที่น้ำมันทำดังนั้นที่อุณหภูมิเดียวกันจะปรุงอาหารได้เร็วขึ้นและอาจมีแนวโน้มที่จะปรุงอาหารมากเกินไปโดยไม่ต้องเพิ่มพลังงานเพิ่มเติม แต่ไม่ค่อยมีการปรุงอาหารโดยใช้น้ำมันหรือน้ำเป็นอ่างเก็บน้ำความร้อนมันทำโดยการเพิ่มพลังงานอย่างต่อเนื่องเพื่อสื่อที่จะพยายามรักษาอุณหภูมิค่อนข้างคงที่

ความร้อนจำเพาะที่ต่ำกว่าของน้ำมันหมายความว่ามันง่ายกว่าที่จะให้ความร้อนหรือเย็นกว่าน้ำทำให้ถ้าถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งความร้อนหรือจากแหล่งสำรองไปยังวัตถุอื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นดังนั้นควรปรุงอาหารให้เร็วกว่าน้ำ สำหรับมุมมองในตัวเลขที่โค้งมนความร้อนของน้ำที่เฉพาะเจาะจงนั้นค่อนข้างน้อยกว่า 4 เราจะไม่สนใจยูนิตพวกมันน่าเบื่อ แต่ก็เป็นปริมาณพลังงานที่ต้องใช้เพื่อให้ความร้อนน้ำหนักน้ำ 1 องศา น้ำมันพืชมีค่าประมาณ 2. ทองแดงมีประสิทธิภาพอาหารมื้อเย็นเท่ากับ 0.385 ยิ่งจำนวนน้อยเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเมื่อถ่ายโอนความร้อน

น้ำมันที่มีอุณหภูมิสูงการทอดฉันจะไม่ยอมรับว่ามีโอกาสน้อยที่จะปรุงอาหารนอกเสียจากว่าจะมีองค์ประกอบความร้อนต่ำและใช้อ่างเก็บน้ำขนาดเล็กซึ่งไม่สามารถรักษาอุณหภูมิได้ อย่างไรก็ตามมีแนวโน้มที่จะต้มมากเกินไปในลักษณะที่แตกต่างกันการเผาไหม้ด้านนอกในขณะที่รักษา moister บางส่วนในขณะที่การต้มมากเกินไปในน้ำจะทำให้เนื้อแห้ง แต่ฉันจะต้องไม่เห็นด้วยกับความขัดแย้งพื้นฐานของคำถาม

ฉันคิดว่าปัญหาคือคุณกำลังเปรียบเทียบการทอดซึ่งใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าในการต้มหรือเคี่ยวซึ่งใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่าเนื่องจากมีจุดเดือดที่ต่ำกว่าอย่างมาก

หากต้องการคำตอบในบริบทการปรุงอาหารเราอาจเปรียบเทียบเวลาที่ต้องใช้ในการปรุงเนื้อสัตว์โดยใช้วิธี confit กับการรุกล้ำหรือการเคี่ยวเนื่องจากของเหลวในการปรุงทั้งสองจะต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียสและสามารถเปรียบเทียบแอปเปิ้ลกับแอปเปิ้ลได้ การจัดการกับ "การถ่ายเทความร้อนที่อุณหภูมิคงที่" เป็นส่วนหนึ่งของมัน

ใช่ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งที่ "มีโอกาสน้อยที่จะต้มมากเกินไป" นั้นจำเป็นจริงเพราะถ้าคุณไม่ทำ confit อุณหภูมิที่ใช้กับน้ำกับน้ำมันนั้นไม่ค่อย "คงที่" เมื่อคุณดูทั้งสองอย่าง

ด้วยตัวของมันเองความจุความร้อนเฉพาะบอกคุณน้อยมากเกี่ยวกับคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนของสื่อเฉพาะเป็นการนำความร้อนและความหนืดเหนือสิ่งอื่นใดทั้งหมดจะเล่นเป็นส่วนหนึ่ง

บางทีความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือน้ำเดือดจะอยู่ที่อุณหภูมิคงที่และค่อนข้างคงที่นั่นคือประมาณ 100 องศาเซลเซียสและนอกเสียจากว่ามันอยู่ในภาชนะบรรจุที่ปิดสนิท คุณใส่ความร้อนเท่าไหร่ แต่นี่ไม่เกี่ยวกับความจุความร้อนจำเพาะ ในอีกทางหนึ่งมีน้ำมันมีแนวโน้มที่จะลุกไหม้ก่อนที่จะถึงจุดเดือดของมัน แต่จะถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นมาก (ขึ้นอยู่กับน้ำมันที่ใช้) และจะดีกว่ามากสำหรับการปรุงอาหารอย่างรวดเร็วและอุณหภูมิสูง

ดังนั้นหากคุณปรุงอาหารด้วยน้ำเดือดจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเผาพวกเขา (เว้นแต่หม้อจะแห้ง) แต่ก็ยังเป็นไปได้ที่จะต้มมากเกินไป

ต้องบอกว่านี่ไม่ใช่เหตุผลที่สำคัญที่สุดสำหรับการเลือกน้ำมันอย่างใดอย่างหนึ่งและคุณมีแนวโน้มที่จะสนใจว่าสื่อการทำอาหารโต้ตอบกับอาหารอย่างไร

• น้ำมันมีความร้อนจำเพาะต่ำกว่าน้ำ
• น้ำมันสามารถให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงโดยมีการป้อนพลังงานค่อนข้างน้อยกว่าน้ำ
• ที่อุณหภูมิคงที่น้ำมันจะค่อยๆถ่ายเทความร้อนไปยังอาหารมากกว่าน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน
• ในรูปแบบของเหลวน้ำมันสามารถให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าน้ำ

คุณขาดปัจจัยหลัก: จิตวิทยา คุณมีโอกาสน้อยที่จะปรุงอาหารมากเกินไป

ที่อุณหภูมิคงที่น้ำมันจะเปลี่ยนความร้อนเป็นอาหารมากกว่าน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน เป็นการยืนยันอย่างผิด ๆ เริ่มแรกด้วยความร้อนจำเพาะต่ำกว่ามันจะเย็นลงเร็วขึ้นและด้วยอุณหภูมิที่สูงขึ้นมันจะถ่ายเทความร้อนเร็วขึ้น และการรักษาอุณหภูมิคงที่นั้นยากกว่ามากเหมือนน้ำไม่หยุดที่ 100C

น้ำมันร้อนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นในการใช้งานปกติ มันถ่ายโอนความร้อนจากเครื่องทำความร้อนเตาไปที่อาหารเร็วกว่ามากอุณหภูมิที่สูงกว่าจะปรุงอาหารเร็วกว่ามากความร้อนจำเพาะต่ำกว่าหมายถึงการถ่ายโอนเร็วขึ้นและคุณใช้มันน้อยกว่าน้ำดังนั้นความร้อนที่เร็วขึ้น

สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยที่ทำให้อาหารสุกเร็วเกินไปจริงๆ

ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้คุณดูทะลึ่งตื่นเต้นสังเกตตลอดเวลาเอามันออกจากความร้อนทันทีที่สุก - ระวังอย่าให้อาหารมากเกินไปตลอดกระบวนการ

ในกรณีที่เดือดคุณต้องวางหม้อลงบนเตาแล้วไปทำอย่างอื่นในขณะที่ simmers อาหาร และคุณมีแนวโน้มที่จะพลาดช่วงเวลาที่มันปรุงสุกและปล่อยให้มันมากเกินไปเพราะกระบวนการใช้เวลานานเกินไปที่จะควบคุมอย่างต่อเนื่อง

ในขณะที่ปัจจัยทางกายภาพทั้งหมด - เช่นขีด จำกัด อุณหภูมิ, การเจาะความร้อน, การกระจายความร้อนและอื่น ๆ พูดคุยกับน้ำเมื่อมันมาถึงการต้มมากเกินไปอย่างแม่นยำเพราะการทอดมีแนวโน้มที่จะสุกเกินไปที่ต้องให้ความสนใจอย่างต่อเนื่อง บางสิ่งบางอย่างด้วยน้ำมัน

ฉันไม่ได้เป็นนักเคมีผู้เชี่ยวชาญดังนั้นฉันคาดเดาอย่างบ้าคลั่งที่นี่: อาจเป็นเพราะ "น้ำมันและน้ำไม่ได้ผสม" ความสามารถในการละลายและความสามารถในการแทรกซึมของพื้นผิวของอาหารที่เราต้องการปรุง ฉันเดาว่าอาหารส่วนใหญ่มีน้ำปริมาณมากเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำมัน / ไขมัน / ไขมันและน้ำมันปรุงอาหารบนพื้นผิวเท่านั้นในขณะที่น้ำทำอาหารตลอด?