A mai leckében ezt mutatjuk be fizikai fogalom mint az anyag fajlagos hőkapacitása. Megtudjuk, hogy attól függ kémiai tulajdonságok anyagok, és értéke, amely a táblázatokban található, a különböző anyagoknál eltérő. Ezután megtudjuk a mértékegységeket és a fajlagos hőkapacitás megállapításának képletét, valamint megtanuljuk elemezni az anyagok termikus tulajdonságait a fajlagos hőkapacitás értéke alapján.
Hőmennyiségmérő(a lat. kalória– melegség és metor- mérés) - a felszabaduló vagy elnyelt hőmennyiség mérésére szolgáló eszköz bármely fizikai, kémiai, ill biológiai folyamat. A „kaloriméter” kifejezést A. Lavoisier és P. Laplace javasolta.
A kaloriméter egy fedélből, egy belső és egy külső üvegből áll. A kaloriméter kialakításánál nagyon fontos, hogy a kisebb-nagyobb edények között légréteg legyen, ami az alacsony hővezető képesség miatt rossz hőátadást biztosít a tartalom és a külső környezet között. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a kalorimétert egyfajta termosznak tekintse, és gyakorlatilag megszabaduljon a hatásoktól külső környezet a kaloriméteren belüli hőcsere folyamatok előfordulásáról.
A kaloriméter a testek fajlagos hőkapacitásának és egyéb termikus paramétereinek a táblázatban jelzettnél pontosabb mérésére szolgál.
Megjegyzés. Fontos megjegyezni, hogy egy olyan fogalmat, mint a hőmennyiség, amelyet nagyon gyakran használunk, nem szabad összetéveszteni a test belső energiájával. A hőmennyiséget a változás határozza meg belső energia, és nem a konkrét jelentése.
Figyeljük meg, hogy a különböző anyagok fajlagos hőkapacitása eltérő, ami a táblázatban látható (3. ábra). Például az aranynak fajlagos hőkapacitása van. Amint azt korábban jeleztük, a fajlagos hőkapacitás ezen értékének fizikai jelentése azt jelenti, hogy 1 kg arany 1 °C-os felmelegítéséhez 130 J hővel kell ellátni (5. ábra).
Rizs. 5. Az arany fajlagos hőkapacitása
A következő leckében a hőmennyiség értékének kiszámításáról lesz szó.
Listairodalom
Házi feladat
Szerinted mi melegszik fel gyorsabban a tűzhelyen: egy liter víz egy serpenyőben vagy maga az 1 kilogramm súlyú serpenyő? A testek tömege azonos, feltételezhető, hogy a felmelegedés azonos ütemben megy végbe.
De ez nem így volt! Kísérletet végezhet – tegyen egy üres serpenyőt a tűzre néhány másodpercre, csak ne égesse el, és ne feledje, milyen hőmérsékletre melegedett fel. Ezután öntsön a serpenyőbe pontosan ugyanannyi vizet, mint amennyi a serpenyő súlya. Elméletileg a víznek kétszer annyi idő alatt kell felmelegednie ugyanolyan hőmérsékletre, mint egy üres serpenyőnek ebben az esetben Mindkettő felmelegszik – a víz és a serpenyő is.
Ha azonban háromszor tovább vár, akkor is meg lesz győződve arról, hogy a víz kevésbé fog felmelegedni. A víznek majdnem tízszer hosszabb időre van szüksége ahhoz, hogy elérje ugyanazt a hőmérsékletet, mint egy ugyanolyan súlyú serpenyőben. Miért történik ez? Mi akadályozza meg a víz felmelegedését? Miért pazaroljunk plusz gázfűtési vizet főzés közben? Mert létezik egy fizikai mennyiség, az úgynevezett fajlagos hőkapacitás anyagokat.
Ez az érték azt mutatja meg, hogy mennyi hőt kell átadni egy kilogramm súlyú testnek, hogy a hőmérséklete egy Celsius-fokkal emelkedjen. J/(kg * ˚С) mértékegységben mérve. Ez az érték nem a saját szeszélye miatt létezik, hanem a különböző anyagok tulajdonságainak különbsége miatt.
A víz fajhője körülbelül tízszer nagyobb, mint a vas fajhője, így a serpenyő tízszeresére melegszik fel gyorsabb, mint a víz benne. Érdekes, hogy a jég fajlagos hőkapacitása fele a vízének. Ezért a jég kétszer olyan gyorsan melegszik fel, mint a víz. A jeget olvasztani könnyebb, mint a vizet melegíteni. Bármilyen furcsán is hangzik, ez tény.
A fajlagos hőkapacitást a betű jelöli cÉs a hőmennyiség kiszámítására szolgáló képletben:
Q = c*m*(t2 - t1),
ahol Q a hőmennyiség,
c - fajlagos hőkapacitás,
m - testtömeg,
t2 és t1 a végső, illetve a kezdeti testhőmérséklet.
Fajlagos hőkapacitás képlete: c = Q / m*(t2 - t1)
Ebből a képletből is kifejezheti:
Mi a helyzet a gázok fajlagos hőkapacitásával? Itt minden zavarosabb. Szilárd és folyékony anyagokkal a helyzet sokkal egyszerűbb. Fajlagos hőkapacitásuk állandó, ismert és könnyen kiszámítható érték. Ami a gázok fajlagos hőkapacitását illeti, ez az érték nagyon eltérő különböző helyzetekben. Vegyük például a levegőt. A levegő fajlagos hőkapacitása összetételétől, páratartalmától és légköri nyomásától függ.
Ugyanakkor a hőmérséklet emelkedésével a gáz térfogata nő, és még egy értéket kell megadnunk - állandó vagy változó térfogatot, ami szintén befolyásolja a hőkapacitást. Ezért a levegő és más gázok hőmennyiségének kiszámításakor speciális grafikonokat használnak a gázok fajlagos hőkapacitására, attól függően, hogy különféle tényezőkés feltételek.
A fajlagos hőkapacitás egy anyag jellemzője. Vagyis különböző anyagoknál más. Ezenkívül ugyanannak az anyagnak, de különböző aggregációs állapotokban, eltérő a fajlagos hőkapacitása. Így helyes egy anyag fajlagos hőkapacitásáról beszélni (víz fajhőkapacitása, arany fajhőkapacitása, fa fajhőkapacitása stb.).
Egy adott anyag fajlagos hőkapacitása megmutatja, hogy mennyi hőt (Q) kell átadni neki ahhoz, hogy 1 kilogramm anyag 1 Celsius-fokkal felmelegedjen. A fajlagos hőkapacitást jelöli latin betű c. Vagyis c = Q/mt. Tekintettel arra, hogy t és m egységnyi (1 kg és 1 °C), akkor a fajlagos hőkapacitás számszerűen megegyezik a hőmennyiséggel.
A hőnek és a fajlagos hőkapacitásnak azonban különböző mértékegységei vannak. A Cu-rendszerben a hőt (Q) Joule-ban (J) mérjük. A fajlagos hőkapacitás pedig Joule-ban van osztva kilogrammal, szorozva Celsius-fokkal: J/(kg °C).
Ha egy anyag fajlagos hőkapacitása például 390 J/(kg °C), ez azt jelenti, hogy ha ennek az anyagnak 1 kg-ját 1 °C-kal felmelegítjük, akkor 390 J hőt vesz fel. Más szóval, 1 kg anyag 1 °C-os felmelegítéséhez 390 J hőt kell átadni rá. Vagy ha ebből az anyagból 1 kg-ot 1 °C-kal lehűtjük, akkor 390 J hőt ad le.
Ha nem 1, hanem 2 kg anyagot hevítünk 1 °C-kal, akkor kétszer annyi hőt kell átadni rá. Tehát a fenti példában ez már 780 J lesz. Ugyanez történik, ha 1 kg anyagot 2 °C-kal hevítünk.
Egy anyag fajlagos hőkapacitása nem függ a kezdeti hőmérsékletétől. Azaz, ha például a folyékony víz fajlagos hőkapacitása 4200 J/(kg °C), akkor 1 °C-os melegítéshez még húsz- vagy kilencvenfokos víz is 4200 J hőt igényel 1 kg-onként. .
De a jég fajlagos hőkapacitása eltér a folyékony víz, majdnem kétszer annyi. Ahhoz azonban, hogy 1 °C-kal felmelegítsük, 1 kg-onként ugyanannyi hőre lesz szükség, függetlenül a kezdeti hőmérséklettől.
A fajlagos hőkapacitás szintén nem függ az ebből az anyagból készült test alakjától. Az azonos tömegű acélrúdnak és acéllemeznek ugyanannyi hőre van szüksége ahhoz, hogy ugyanannyi fokkal felmelegítse őket. A másik dolog az, hogy a hőcserét a környezettel el kell hanyagolni. A lap felülete nagyobb, mint a rúd, ami azt jelenti, hogy a lap több hőt ad le, és ezért gyorsabban lehűl. De ideális körülmények között (amikor a hőveszteség elhanyagolható) a testforma nem számít. Ezért azt mondják, hogy a fajlagos hőkapacitás egy anyag jellemzője, de nem egy testre.
Tehát a különböző anyagok fajlagos hőkapacitása eltérő. Ez azt jelenti, hogy ha különböző anyagokat azonos tömeggel és azonos hőmérséklettel adunk meg, akkor ahhoz, hogy eltérő hőmérsékletre hevítsük őket, különböző mennyiségű hőt kell átadni rájuk. Például egy kilogramm réz körülbelül 10-szer kevesebb hőt igényel, mint a víz. Vagyis a réz fajlagos hőkapacitása körülbelül 10-szer kisebb, mint a vízé. Azt mondhatjuk, hogy „kevesebb hő kerül a rézbe”.
Azt a hőmennyiséget, amelyet át kell adni a testnek ahhoz, hogy egyik hőmérsékletről a másikra felmelegedjen, a következő képlet segítségével határozzuk meg:
Q = cm(t k – t n)
Itt tk és tn a végső és kezdeti hőmérséklet, m az anyag tömege, c a fajlagos hőkapacitása. A fajlagos hőkapacitást általában táblázatokból veszik. Ebből a képletből kifejezhető a fajlagos hőkapacitás.
Minden iskolás találkozik olyan fogalommal, mint a „fajhő” a fizikaórákon. A legtöbb esetben az emberek elfelejtik az iskola meghatározását, és gyakran egyáltalán nem értik ennek a kifejezésnek a jelentését. A műszaki egyetemeken a legtöbb hallgató előbb-utóbb találkozik fajlagos hőkapacitással. Talán a fizika tanulmányozásának részeként, vagy valakinek lesz olyan tudományága, mint a „hőtechnika” vagy a „műszaki termodinamika”. Ebben az esetben emlékeznie kell iskolai tananyag. Tehát az alábbiakban megvizsgáljuk egyes anyagok definícióját, példáit, jelentését.
A fajlagos hőkapacitás egy fizikai mennyiség, amely azt jellemzi, hogy mennyi hőt kell egy anyagegységhez eljuttatni, vagy mennyi hőt kell elvenni abból, hogy annak hőmérséklete egy fokkal megváltozzon. Fontos törölni, hogy nem számít, Celsius fok, Kelvin és Fahrenheit, a lényeg a hőmérséklet mértékegységenkénti változása.
A fajlagos hőteljesítménynek saját mértékegysége van - in nemzetközi rendszer egység (SI) – Joule osztva egy kilogramm és egy Kelvin-fok szorzatával, J/(kg K); a nem rendszerszintű mértékegység a kalória egy kilogramm és egy Celsius-fok szorzatához viszonyított aránya, cal/(kg °C). Ezt az értéket leggyakrabban c vagy C betűvel jelölik, néha indexeket használnak. Például, ha a nyomás állandó, akkor az index p, és ha a térfogat állandó, akkor v.
A tárgyaltak meghatározásának többféle megfogalmazása lehetséges fizikai mennyiség. A fentieken túlmenően elfogadható definíció, hogy a fajlagos hőkapacitás egy anyag hőkapacitásának és tömegének aránya. Ebben az esetben világosan meg kell érteni, mi a „hőkapacitás”. Tehát a hőkapacitás egy olyan fizikai mennyiség, amely megmutatja, hogy mennyi hőt kell eljuttatni egy testhez (anyaghoz) vagy el kell távolítani ahhoz, hogy a hőmérséklete eggyel megváltozzon. Egy kilogrammnál nagyobb tömegű anyag fajlagos hőkapacitását ugyanúgy kell meghatározni, mint az egységértéknél.
Kísérletileg megállapították, hogy ez az érték különböző anyagoknál eltérő. Például a víz fajlagos hőkapacitása 4,187 kJ/(kg K). A legtöbb nagyon fontos ebből a fizikai mennyiségből hidrogénnél 14.300 kJ/(kg K), aranynál a legkisebb 0.129 kJ/(kg K). Ha egy adott anyag értékére van szüksége, akkor elő kell vennie egy referenciakönyvet, és meg kell találnia a megfelelő táblázatokat, és azokban az érdekes értékeket. azonban modern technológiák Lehetővé teszik a keresési folyamat jelentős felgyorsítását – minden internetre való bejelentkezési lehetőséggel rendelkező telefonon csak írja be a keresősávba az Önt érdeklő kérdést, kezdje el a keresést és az eredmények alapján keresse meg a választ. A legtöbb esetben az első hivatkozást kell követnie. Néha azonban egyáltalán nem kell máshová menni – oda rövid leírás információ, a kérdésre adott válasz látható.
A leggyakoribb anyagok, amelyekre hőkapacitást keresnek, beleértve a fajhőt is, a következők:
Hossz- és távolságátalakító Tömegátalakító Tömeg- és élelmiszermennyiség-átalakító Terület-átalakító Térfogat- és mértékegység-átalakító kulináris receptek Hőmérséklet-átalakító Nyomás, mechanikai igénybevétel, Young-féle modulus átalakító Energia- és munkaátalakító Erőátalakító Erőátalakító Időváltó Lineáris fordulatszám-átalakító Laposszög-átalakító Hőhatékonyság és üzemanyag-hatékonyság számok átalakítója különböző számrendszerekben Információmennyiség mértékegységeinek átalakítója Valuta árfolyamok Női ruházati cikkek és cipők méretei Férfi ruházat és lábbeli méretek Szögsebesség- és fordulatszám-átalakító Gyorsulás-átalakító Szöggyorsulás-átalakító Sűrűség-átalakító Fajlagos térfogat-átalakító Tehetetlenségi nyomaték-átalakító Nyomatékváltó Nyomatékváltó-átalakító fajlagos hőégés (tömeg szerint) Átalakító energiasűrűsége és fajhője (térfogat szerint) Hőmérséklet-különbség-átalakító Hőtágulási átalakító tényezője Hőellenállás-átalakító Fajlagos hővezetőképesség-átalakító Fajlagos hőkapacitás-átalakító Energiaterhelés és hősugárzás teljesítmény-átalakító Hőáram-sűrűség-átalakító Hőátbocsátási tényező Térfogatáram-átalakító Tömegáram-átalakító Moláris áramlásátalakító Tömegáram-sűrűség-átalakító Moláris koncentráció-átalakító Tömegkoncentráció az oldatban Dinamikus (abszolút) viszkozitás-átalakító Kinematikus viszkozitás-átalakító Felületi feszültség-átalakító Páraáteresztő képesség-átalakító Páraáteresztő- és páraáteresztő-átalakító Hangszint-átalakító Mikrofon érzékenység-átalakító Hangnyomásszint-átalakító (SPL) Hangnyomásszint-átalakító választható referencianyomással Fényerő-átalakító Fényerő-átalakító Megvilágítás-átalakító Számítógépes grafikai felbontás-átalakító Frekvencia- és hullámhossz-átalakító Optikai teljesítmény dioptriában és gyújtótávolságban Optikai teljesítmény dioptriában és lencsenagyításban (×) Elektromos töltés-átalakító Lineáris töltéssűrűség-átalakító Felületi töltéssűrűség-átalakító Térfogat-töltéssűrűség-átalakító elektromos áram Lineáris áramsűrűség-átalakító Felületi áramsűrűség-átalakító Elektromos térerő-átalakító Elektrosztatikus potenciál- és feszültség-átalakító Elektromos ellenállás-átalakító Elektromos ellenállás-átalakító Elektromos vezetőképesség-átalakító Elektromos kapacitás-átalakító Induktivitás-átalakító Amerikai Wi-Breveldmdm BV (dBV ), watt és egyéb mértékegységek Magnetomotor erő átalakító Feszültségváltó mágneses mezőÁtalakító mágneses fluxus Mágneses indukciós konverter Sugárzás. Ionizáló sugárzás elnyelt dózisteljesítmény átalakító Radioaktivitás. Átalakító radioaktív bomlás Sugárzás. Expozíciós dózis átalakító Sugárzás. Elnyelt dózis átalakító Decimális előtag átalakító Adatátvitel Tipográfia és képalkotó egység konverter Fa térfogategység konvertáló moláris tömeg számítási periódusos táblázat kémiai elemek D. I. Mengyelejev
Kezdő érték
Átszámított érték
joule per kilogramm per kelvin joule per kilogramm per °C joule per gramm per °C kilojoule per kilogramm per kelvin kilojoule per kilogramm per °C kalória (IT) per gramm per °C kalória (IT) per gramm per °F kalória ( therm. ) per gramm per °C kilokalória (int.) per kg per °C kalória (term.) per kg per °C kilokalória (int.) per kg per kelvin kilokalória (int.) per kg per kelvin kgf-meter per kilogramm per kelvin font-force láb per font per °Rankine BTU (int.) per font per °F BTU (term.) per font per °F BTU (int.) per font per °Rankine BTU (int.) per font per °Rankine BTU (int.) per font per °C Celsius-fok. egységek font per °C
A molekulák hő hatására mozognak – ezt a mozgást nevezik molekuláris diffúzió. Minél magasabb egy anyag hőmérséklete, annál gyorsabban mozognak a molekulák, és annál intenzívebb a diffúzió. A molekulák mozgását nemcsak a hőmérséklet, hanem a nyomás, az anyag viszkozitása és koncentrációja, diffúziós ellenállása, a molekulák mozgásukkor megtett távolsága és tömege is befolyásolja. Például, ha összehasonlítjuk a diffúziós folyamatot vízben és mézben, amikor a viszkozitáson kívül minden más változó egyenlő, akkor nyilvánvaló, hogy a vízben a molekulák gyorsabban mozognak és diffundálnak, mint a mézben, mivel a méz viszkozitása magasabb.
A molekuláknak energiára van szükségük a mozgáshoz, és minél gyorsabban mozognak, annál több energiát igényelnek. Ebben az esetben a hő az egyik felhasznált energiafajta. Vagyis ha egy bizonyos hőmérsékletet fenntartunk egy anyagban, akkor a molekulák elmozdulnak, és ha a hőmérsékletet növeljük, akkor a mozgás felgyorsul. Az energiát hő formájában nyerjük tüzelőanyag elégetésével, pl. földgáz, szén vagy fa. Ha több anyagot melegít fel azonos energiamennyiség felhasználásával, egyes anyagok valószínűleg gyorsabban melegednek fel, mint mások a nagyobb diffúzió miatt. A hőkapacitás és a fajlagos hőkapacitás az anyagoknak éppen ezeket a tulajdonságait írja le.
Fajlagos hő meghatározza, hogy mennyi energiára (vagyis hőre) van szükség egy bizonyos tömegű test vagy anyag hőmérsékletének egy bizonyos mértékű megváltoztatásához. Ez a tulajdonság különbözik a hőkapacitás, amely meghatározza azt az energiamennyiséget, amely egy egész test vagy anyag hőmérsékletének egy bizonyos hőmérsékletre történő megváltoztatásához szükséges. A hőkapacitás számításánál a fajlagos hőkapacitástól eltérően a tömeget nem veszik figyelembe. A hőkapacitást és a fajlagos hőkapacitást csak stabil aggregált állapotban lévő anyagokra és testekre számítják ki, például szilárd anyagokra. Ez a cikk mindkét fogalmat tárgyalja, mivel kapcsolatban állnak egymással.
A fémek nagyon erős molekulaszerkezettel rendelkeznek, mivel a molekulák közötti távolság a fémekben és más anyagokban szilárd anyagok sokkal kevesebb, mint folyadékokban és gázokban. Emiatt a molekulák csak nagyon kis távolságokon tudnak mozogni, és ennek megfelelően ahhoz, hogy nagyobb sebességgel mozogjanak, sokkal kevesebb energiára van szükség, mint a folyadékok és gázok molekuláihoz. E tulajdonságuk miatt fajlagos hőkapacitásuk alacsony. Ez azt jelenti, hogy nagyon könnyű megemelni a fém hőmérsékletét.
Másrészt a víznek nagyon nagy a fajlagos hőkapacitása, még a többi folyadékhoz képest is, így sokkal több energia kell egy egységnyi tömegű víz egy fokkal történő felmelegítéséhez, a kisebb fajhőkapacitású anyagokhoz képest. A víz nagy hőkapacitással rendelkezik a vízmolekulában lévő hidrogénatomok közötti erős kötések miatt.
A víz a Földön élő összes élő szervezet és növény egyik fő alkotóeleme, így fajlagos hőkapacitása fontos szerepet játszik bolygónk életében. A víz nagy fajlagos hőkapacitása miatt a növényekben a folyadék, az állatok testében az üregfolyadék hőmérséklete még nagyon hideg vagy nagyon meleg napokon is alig változik.
A víz rendszert biztosít a termikus rezsim fenntartására mind az állatokban, mind a növényekben, valamint a Föld egészén. Bolygónk nagy részét víz borítja, így a víz nagy szerepet játszik az időjárás és az éghajlat szabályozásában. Még Nagy mennyiségű a napsugárzásnak a Föld felszínére gyakorolt hatására érkező hő, az óceánok, tengerek és más víztestek vizének hőmérséklete fokozatosan emelkedik, és a környező hőmérséklet is lassan változik. Másrészt a napsugárzás hőintenzitásának hőmérsékletre gyakorolt hatása nagy a vízzel borított nagy felületű bolygókon, mint például a Földön, vagy a Föld olyan területein, ahol kevés a víz. Ez különösen észrevehető, ha megnézi a nappali és az éjszakai hőmérséklet közötti különbséget. Így például az óceán közelében a különbség a nappali és a éjszakai hőmérséklet kicsi, de a sivatagban hatalmas.
A víz nagy hőkapacitása azt is jelenti, hogy a víz nemcsak lassan melegszik fel, hanem lassan hűl is. Ennek a tulajdonságának köszönhetően a vizet gyakran használják hűtőközegként, azaz hűtőközegként. Ráadásul az alacsony ára miatt kifizetődő a víz használata. Hideg éghajlatú országokban forró víz fűtőcsövekben kering. Etilénglikollal keverve az autók hűtőiben használják a motor hűtésére. Az ilyen folyadékokat fagyállónak nevezik. Az etilénglikol hőkapacitása kisebb, mint a víz hőkapacitása, így egy ilyen keverék hőkapacitása is alacsonyabb, ami azt jelenti, hogy a fagyálló hűtőrendszer hatásfoka is alacsonyabb, mint a vizes rendszeré. De ezt el kell viselnie, mivel az etilénglikol megakadályozza, hogy a víz télen megfagyjon, és károsítsa az autó hűtőrendszerének csatornáit. Több etilénglikolt adnak a hidegebb éghajlatra tervezett hűtőfolyadékokhoz.
Ha minden más tényező változatlan, az anyagok hőkapacitása határozza meg, hogy milyen gyorsan melegednek fel. Minél nagyobb a fajhő, annál több energiára van szükség az anyag felmelegítéséhez. Vagyis ha két különböző hőkapacitású anyagot azonos hőmennyiséggel és azonos körülmények között hevítünk, akkor a kisebb hőkapacitású anyag gyorsabban melegszik fel. A nagy hőkapacitású anyagok éppen ellenkezőleg, felmelegszenek, és visszaadják a hőt környezet lassabb.
Az edényekhez, konyhai eszközökhöz leggyakrabban azok hőkapacitása alapján választunk anyagokat. Ez főként a hővel közvetlenül érintkező tárgyakra vonatkozik, például edényekre, tányérokra, sütőedényekre és más hasonló edényekre. Például edényekhez és serpenyőkhöz jobb alacsony hőkapacitású anyagokat, például fémeket használni. Ez megkönnyíti és gyorsabb hőátadást a fűtőberendezésről a serpenyőn keresztül az ételre, és felgyorsítja a főzési folyamatot.
Másrészt, mivel a nagy hőkapacitású anyagok hosszú ideig megtartják a hőt, jól használhatók szigetelésre, vagyis amikor meg kell tartani a termékek hőjét és meg kell akadályozni, hogy a környezetbe kerüljön, vagy fordítva. , hogy a helyiség hője ne melegítse fel a hűtött termékeket. Az ilyen anyagokat leggyakrabban olyan tányérokhoz és csészékhez használják, amelyekben forró vagy fordítva nagyon hideg ételeket és italokat szolgálnak fel. Nemcsak a termék hőmérsékletének fenntartásában segítenek, hanem megakadályozzák az emberek megégését is. Kerámiából és habpolisztirolból készült edények - jó példák ilyen anyagok használata.
Számos tényezőtől, például az élelmiszerek víz- és zsírtartalmától függően változik a hőkapacitásuk és a fajlagos hőkapacitásuk. A főzés során az élelmiszerek hőkapacitásának ismerete lehetővé teszi egyes termékek szigetelési felhasználását. Ha a szigetelő termékeket más élelmiszerek fölé helyezi, akkor az alatta lévő élelmiszer hosszabb ideig megtartja a hőt. Ha ezen hőszigetelő termékek alatti edények nagy hőkapacitásúak, akkor lassan hőt bocsátanak ki a környezetbe. Miután jól felmelegedtek, a tetején lévő szigetelő termékeknek köszönhetően még lassabban veszítenek hőből és vízből. Ezért tovább melegek maradnak.
A hőszigetelő élelmiszer például a sajt, különösen a pizzán és más hasonló ételeken. Amíg nem olvad meg, átengedi a vízgőzt, így az alatta lévő élelmiszer gyorsan lehűl, ahogy a benne lévő víz elpárolog, és ezáltal lehűti az azt tartalmazó élelmiszert. Az olvasztott sajt beborítja az edény felületét és szigeteli az ételt alatta. A sajt gyakran tartalmaz magas víztartalmú élelmiszereket, például szószokat és zöldségeket. Ennek köszönhetően nagy hőkapacitásúak és hosszú ideig megtartják a hőt, különösen azért, mert olvasztott sajt alatt vannak, ami nem bocsát ki vízgőzt. Emiatt a pizza olyan forrón jön ki a sütőből, hogy könnyen megégetheti magát a szósszal vagy a zöldségekkel, még akkor is, ha a tészta a széle körül már kihűlt. A pizza sajt alatti felülete nem hűl ki sokáig, így a pizza jól szigetelt hőzsákban házhoz szállítható.
Egyes receptek a sajtokhoz hasonlóan a szószokat használják az alatta lévő étel szigetelésére. Hogyan több tartalom zsírt a szószban, annál jobban elszigeteli az ételt – ebben az esetben különösen jók a vaj vagy tejszín alapú szószok. Ez ismét annak köszönhető, hogy a zsír megakadályozza a víz elpárolgását, és ezáltal a párolgáshoz szükséges hő kinyerését.
A főzés során olykor hőszigetelésre olyan anyagokat használnak, amelyek nem alkalmasak ételkészítésre. Közép-Amerikában, a Fülöp-szigeteken, Indiában, Thaiföldön, Vietnamban és sok más országban szakácsok gyakran használnak banánlevelet erre a célra. Nemcsak a kertben gyűjthetők, hanem boltban vagy piacon is megvásárolhatók – még olyan országokba is behozzák e célból, ahol nem termesztenek banánt. Néha alumíniumfóliát használnak szigetelési célokra. Nemcsak a víz elpárolgását akadályozza meg, hanem segít bent tartani a hőt azáltal, hogy megakadályozza a hőátadást sugárzás formájában. Ha sütéskor a madár szárnyait és egyéb kiálló részeit fóliába csomagoljuk, a fólia megakadályozza, hogy túlmelegedjenek és megégjenek.
A magas zsírtartalmú élelmiszerek, például a sajtok hőkapacitása alacsony. Kevesebb energiával jobban felmelegszenek, mint a nagy hőkapacitású élelmiszerek, és elég magas hőmérsékletet érnek el ahhoz, hogy a Maillard-reakció bekövetkezzen. A Maillard-reakció az kémiai reakció, amely a cukrok és az aminosavak között fordul elő, és megváltoztatja az ételek ízét és megjelenését. Ez a reakció fontos néhány főzési módban, mint például a kenyér és péksütemények lisztből történő sütése, az ételek sütőben való sütése és a sütés. Ahhoz, hogy az élelmiszerek hőmérsékletét arra a hőmérsékletre emeljék, amelyen ez a reakció végbemegy, a főzéshez magas zsírtartalmú ételeket használnak.
A cukor fajhője még a zsírénál is alacsonyabb. Mivel a cukor gyorsan felmelegszik a víz forráspontjánál magasabb hőmérsékletre, a konyhában való munkavégzés megköveteli a biztonsági szabályok betartását, különösen karamell vagy édességek elkészítésekor. Rendkívül óvatosnak kell lennie a cukor olvasztásakor, és ne öntse a védtelen bőrre, mivel a cukor hőmérséklete eléri a 175 °C-ot (350 °F), és az olvadt cukor égési sérülései nagyon súlyosak lesznek. Bizonyos esetekben ellenőrizni kell a cukor állagát, de ezt soha nem szabad puszta kézzel megtenni, ha a cukrot melegítik. Az emberek gyakran elfelejtik, hogy a cukor milyen gyorsan és milyen forrón tud felmelegedni, ezért megégnek. Attól függően, hogy mire való az olvasztott cukor, konzisztenciája és hőmérséklete a segítségével ellenőrizhető hideg víz, az alábbiakban leírtak szerint.
A cukor és a cukorszirup tulajdonságai a főzés hőmérsékletétől függően változnak. A forró cukorszirup lehet vékony, mint a legvékonyabb méz, vastag, vagy valahol a vékony és a vastag között. A cukorkák, karamell és édes szószok receptjei általában nemcsak azt a hőmérsékletet határozzák meg, amelyre a cukrot vagy a szirupot fel kell melegíteni, hanem a cukor keménységi fokát is, például a „puha golyó” vagy a „kemény golyó” fokozatot. . Az egyes szakaszok neve megfelel a cukor állagának. Az állag meghatározásához a cukrász néhány csepp szirupot csepegtet a jeges víz, lehűti őket. Ezt követően érintéssel ellenőrizzük a konzisztenciát. Így például, ha a kihűlt szirup besűrűsödött, de nem keményedett meg, hanem puha marad és golyóvá formálható, akkor a szirup „lágygolyós” állapotúnak minősül. Ha a fagyasztott szirup formája nagyon nehéz, de kézzel változtatható, akkor a „kemény golyó” fázisban van. A cukrászok gyakran használnak ételhőmérőt, és manuálisan is ellenőrzik a cukor állagát.
A termékek hőkapacitásának ismeretében meghatározható, hogy mennyi ideig kell őket hűteni vagy melegíteni, hogy olyan hőmérsékletet érjenek el, amelyen nem romlanak meg, és amelyen a szervezetre káros baktériumok elpusztulnak. Például egy bizonyos hőmérséklet eléréséhez a nagyobb hőkapacitású ételek hosszabb ideig tartanak lehűlni vagy felmelegedni, mint az alacsony hőkapacitásúak. Vagyis az étel főzésének időtartama attól függ, hogy milyen termékeket tartalmaznak benne, valamint attól, hogy milyen gyorsan párolog el belőle a víz. A párologtatás azért fontos, mert sok energiát igényel. Gyakran élelmiszerhőmérőt használnak annak ellenőrzésére, hogy egy edény vagy étel milyen hőmérsékletre melegedett fel. Használata különösen kényelmes hal, hús és baromfi sütésekor.
Az, hogy a mikrohullámú sütő mennyire hatékonyan melegíti fel az ételt, többek között az étel fajlagos hőkapacitásától is függ. A mikrohullámú sütő magnetronja által keltett mikrohullámú sugárzás hatására a víz, zsír és néhány más anyag molekulái gyorsabban mozognak, ami az élelmiszerek felmelegedését okozza. A zsírmolekulák alacsony hőkapacitásuk miatt könnyen mozgathatók, ezért a zsíros ételek felforrósodnak. magas hőmérsékletek mint a sok vizet tartalmazó élelmiszer. Az elért hőmérséklet olyan magas lehet, hogy elegendő a Maillard-reakcióhoz. A magas víztartalmú termékek a víz nagy hőkapacitása miatt nem érnek el ilyen hőmérsékletet, ezért nem megy végbe bennük a Maillard-reakció.
A mikrohullámú zsír által elért magas hőmérséklet ropogós héjat képezhet egyes ételeken, például a szalonnán, de ezek a hőmérsékletek veszélyesek lehetnek mikrohullámú sütő használatakor, különösen, ha nem követi a sütő használati útmutatójában leírt használati utasításokat. Például, amikor zsíros ételeket melegít vagy főz a sütőben, ne használjon műanyag edényeket, mivel még a mikrohullámú sütő edényeit sem úgy tervezték, hogy ellenálljanak a zsír által elért hőmérsékletnek. Ne feledje azt is, hogy a zsíros ételek nagyon forróak, és óvatosan fogyasszák őket, nehogy megégessenek.
Nehezen tudja lefordítani a mértékegységeket egyik nyelvről a másikra? A kollégák készen állnak a segítségére. Tegyen fel kérdést a TCTerms-benés néhány percen belül választ kap.
