Warum gibt Öl Wärme langsamer an Lebensmittel ab als Wasser?

Während der Arbeit an den Hausaufgaben für Woche 2 von Harvardx 'Edx-Kurs, SPU27x Wissenschaft und Kochen: Von der gehobenen Küche zur Wissenschaft der weichen Materie, bin ich auf folgende Frage gestoßen:

Der Unterschied in der spezifischen Wärme für Wasser und Öl ist wichtig für das Kochen. Zum Beispiel erhitzt sich Öl schneller und es ist weniger wahrscheinlich, dass Sie Lebensmittel übergaren, wenn Sie sie in Öl als in Wasser kochen. Erklären Sie diese Beobachtungen kurz mit den wissenschaftlichen Ideen dieser Woche.

Wir werden gebeten, eine kurze Antwort darauf zu schreiben. Nach dem Absenden erhalten wir eine Bewertungsrubrik und werden gebeten, eine Selbsteinschätzung vorzunehmen. Hier ist meine Antwort:

Öl erwärmt sich zwar aufgrund seiner geringeren spezifischen Wärmekapazität schneller als Wasser, es ist jedoch nicht so, dass Lebensmittel mit geringerer Wahrscheinlichkeit verkocht werden als Wasser. Der Siedepunkt von Öl ist im Allgemeinen viel höher als der von Wasser (etwa 250 bis 350 Grad Celsius im Vergleich zu 100 Grad Celsius). Dies bedeutet, dass beim Garen von Lebensmitteln in Öl mit hoher Wahrscheinlichkeit höhere Temperaturen erreicht werden als beim Garen in Wasser. Wenn Sie wissen, dass die Temperatur einer Flüssigkeit am Siedepunkt konstant bleibt, überschreiten in Wasser gekochte Speisen niemals 100 Grad Celsius. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Sie Speisen in Wasser verbrennen, als wenn Sie in Öl kochen, da die Reaktionen zu Verbrennungen führen treten nicht bei dieser Temperatur auf, sondern treten beim Siedepunkt von Ölen auf.

und die Rubrik, die uns gegeben wird, lautet:

Eine vollständige Antwort enthält mindestens zwei der folgenden Ideen:

• Öl hat eine niedrigere spezifische Wärme als Wasser.
• Öl kann mit relativ geringerem Energieeintrag als Wasser auf hohe Temperaturen erhitzt werden.
• Bei einer festgelegten Temperatur gibt Öl die Wärme langsamer an Lebensmittel ab als Wasser bei derselben Temperatur.
• In flüssiger Form kann Öl auf eine höhere Temperatur als Wasser erhitzt werden.

Sie können verschiedene Wörter verwenden, um diese Konzepte auszudrücken. Beurteilen Sie Ihre Antwort daher anhand der Bedeutung Ihrer Antwort, anstatt zu erwarten, dass Ihre Formulierung genau mit dieser übereinstimmt.

Es sieht also so aus, als ob meine Antwort ganz anders ist als die vorgeschlagene Antwort. Insbesondere bin ich verwirrt, dass in der angegebenen Antwort nicht ausdrücklich darauf eingegangen wird, ob es wahr ist, dass Lebensmittel in Öl weniger wahrscheinlich verkochen. Ich bin mir auch nicht sicher, warum Öl Wärme langsamer an Lebensmittel überträgt als Wasser.

Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand meine Fragen klären und mir Feedback zu meiner Antwort geben könnte.

Erstens glaube ich nicht, dass die Frage, die Sie stellen, gut geschrieben ist (Ihre Frage zu dieser Frage ist besser). Wir haben keinen Nutzen aus dem Kontext des Kurses, aber allein diese Frage scheint arm zu sein. Die Formulierung "Es ist weniger wahrscheinlich, dass Sie Lebensmittel verkochen" ist problematisch, da die Techniken zum Kochen mit Öl und Wasser sehr unterschiedlich sind, was aufgrund der spezifischen Hitze und Siedepunkte zu erwarten ist. Obwohl Öl über einen festgelegten Zeitraum weniger Wärme bei der gleichen Temperatur wie Wasser übertragen kann, ist es unwahrscheinlich, dass Öl und Wasser die gleiche Temperatur haben. Man kocht einfach nicht auf die gleiche Weise mit Öl und Wasser.

In der ursprünglichen Frage und Antwort scheint sich der Begriff Überkochen auf die Kerntemperatur des Lebensmittels zu beziehen. Ihre Antwort sieht Überkochen als Brennen an, was nicht dasselbe ist. Vielleicht denken sie an den Fall, dass Ihr Steak nicht gut gemacht (verkocht) wird, bevor Sie bemerken, dass die Außenseite beim Braten in Öl unangenehm verkohlt ist, aber das Kochen des Steaks kann zu einem in der Vergangenheit gut gemachten Produkt ohne visuelle Anzeige führen.

Überkochen ist irgendwie albern. Dies hängt von Zeit, Temperatur und Wärmeübertragungsrate ab.

Die Aussage, dass Sie im Vergleich zu Öl bei gleicher Temperatur einen höheren Gehörtransfer erhalten, ist für mich ein wenig schwach. Ja, das Öl wird bei Kontakt mit der kühleren Oberfläche des Lebensmittels schneller abkühlen (Temperatur verlieren) als Wasser, da die spezifische Wärme geringer ist. Aber es ist eine Flüssigkeit und die Temperatur wird ziemlich konstant sein. Dieses Ölmolekül wird schnell durch ein anderes Molekül ersetzt. Die Viskosität würde die Mischgeschwindigkeit beeinflussen. Auch während des Kontakts wird das Ölmolekül Wärme von den dahinter liegenden Molekülen erhalten. Ich bekomme spezifische Wärme ist ein Faktor, aber ich bin nicht überzeugt, dass es ein Faktor ist, der gemessen werden kann. Ich würde ihnen sagen, was sie hören wollen.

Es wäre leicht genug zu messen. Holen Sie sich einen Topf Wasser und einen Topf Öl bei 180 F. Kühlen Sie zwei Thermometer in demselben Glas Wasser. In Töpfe geben und sehen, welche zuerst auf 180 ° F kommt. Dann die beiden Thermometer umkehren.

Ich werde weiter darüber reden, dass die Frage schlecht / irreführend formuliert ist. EDIT: OK, Umformulierung, verlegen für einen Physik-Abschluss, um spezifische Hitze falsch darzustellen.

In Bezug auf den spezifischen Wärmeanteil der Frage beträgt die spezifische Wärme von Pflanzenölen etwa die Hälfte der von Wasser. Das bedeutet, dass etwa doppelt so viel Energie benötigt wird, um die Wassertemperatur um denselben Grad wie bei Öl zu erhöhen, oder dass doppelt so viel Energie an die Lebensmittel abgegeben wird, um dieselbe Menge zu senken. Tatsächlich bedeutet dies, dass Wasser bei der gleichen Temperatur die doppelte Garenergie hat wie Öl. Bei der gleichen Temperatur wird das Essen schneller gegart und es kann anfälliger sein, es zu übergaren, ohne dass weitere Energie zugeführt wird. Aber selten wird mit Öl oder Wasser als Wärmespeicher gekocht, sondern es wird kontinuierlich Energie in die Medien gegeben, um eine etwas konstante Temperatur zu erreichen.

Die niedrigere spezifische Wärme von Öl bedeutet, dass es leichter zu erhitzen oder zu kühlen ist als Wasser. Dies macht es effizienter, Energie von einer Wärmequelle oder aus seiner Reserve auf ein anderes Objekt zu übertragen, sodass es einfach schneller als Wasser kochen sollte. Für die Perspektive, in sehr gerundeten Zahlen, ist die spezifische Wärme von Wasser etwas über 4, wir werden Einheiten ignorieren, sie sind langweilig, aber es ist die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Gewicht von Wasser um 1 Grad zu erhitzen. Pflanzenöl ist ungefähr 2. Kupfer, das Abendessen, das leistungsfähig ist, ist 0.385. Je kleiner die Zahl, desto besser ist die Wärmeübertragung.

Hochtemperatur-Ölbraten, das ich nicht zugeben würde, ist weniger wahrscheinlich, über das Kochen von Nahrungsmitteln hinauszugehen, wenn nicht schlechte Heizelemente und ein kleines Reservoir verwendet werden, das die Temperatur nicht aufrechterhalten kann. Es wird jedoch dazu neigen, auf eine andere Weise zu verkochen, indem es die Außenseite verbrennt, während etwas Feuchtigkeit zurückbleibt, während das verkochen in Wasser Fleisch einfach austrocknet. Aber ich werde mit der grundlegenden Behauptung der Frage nicht einverstanden sein müssen.

Ich denke, das Problem ist, dass Sie das Braten, bei dem höhere Temperaturen verwendet werden, mit dem Kochen oder Sieden vergleichen, bei dem niedrigere Temperaturen verwendet werden, weil der Siedepunkt von Wasser erheblich niedriger ist.

Wenn dies in einem Kochkontext beantwortet werden soll, kann man die Zeit, die zum Kochen von Fleisch mit einer Confit-Methode benötigt wird, mit dem Pochieren oder Sieden vergleichen, da beide Kochflüssigkeiten etwas unter 100 ° C liegen würden und somit ein Vergleich von Äpfeln zu Äpfeln durchgeführt werden kann Der Umgang mit dem "Wärmeübergang bei fester Temperatur" gehört dazu.

Ja, ich bin mir nicht sicher, ob das, was "weniger wahrscheinlich verkocht" ist, unbedingt zutrifft, denn wenn Sie kein Confit machen, ist die Temperatur, die man für Wasser gegen Öl verwendet, selten "festgelegt", wenn Sie sich beide ansehen.

Die spezifische Wärmekapazität allein sagt nur sehr wenig über die Wärmeübertragungseigenschaften eines bestimmten Mediums aus, da unter anderem die Wärmeleitfähigkeit und Viskosität eine Rolle spielen.

Der vielleicht bedeutendste Unterschied ist, dass kochendes Wasser eine ziemlich feste und stabile Temperatur hat, dh um die 100 ° C, und es kann physikalisch nicht heißer werden, es sei denn, es befindet sich in einem verschlossenen Behälter (dh einem Schnellkochtopf), unabhängig davon wie viel Hitze du hineingesteckt hast. Dies hat jedoch nichts mit der spezifischen Wärmekapazität zu tun. Auf der anderen Seite entzündet sich Öl wahrscheinlich, bevor es seinen Siedepunkt erreicht, erreicht jedoch eine viel höhere Temperatur (abhängig vom verwendeten Öl) und eignet sich daher besser für schnelles Garen bei hohen Temperaturen.

Wenn Sie also Dinge in kochendem Wasser kochen, ist es in der Tat so gut wie unmöglich, sie zu verbrennen (es sei denn, der Topf kocht trocken), aber es ist durchaus möglich, sie zu verkochen.

Dies ist jedoch nicht der wichtigste Grund für die Wahl eines der beiden Öle, und es ist wahrscheinlicher, dass Sie daran interessiert sind, wie das Kochmedium mit dem Lebensmittel selbst interagiert.

• Öl hat eine niedrigere spezifische Wärme als Wasser.
• Öl kann mit relativ geringerem Energieeintrag als Wasser auf hohe Temperaturen erhitzt werden.
• Bei einer festgelegten Temperatur gibt Öl die Wärme langsamer an Lebensmittel ab als Wasser bei derselben Temperatur.
• In flüssiger Form kann Öl auf eine höhere Temperatur als Wasser erhitzt werden.

Sie vermissen den Hauptfaktor: Psychologie. SIE sind weniger wahrscheinlich, das Essen zu verkochen.

"Bei einer festgelegten Temperatur gibt Öl Wärme bei gleicher Temperatur langsamer an Lebensmittel ab als an Wasser." ist eine völlig falsche Behauptung. Erstens kühlt es bei niedrigerer spezifischer Wärme schneller ab und bei höherer Temperatur überträgt es seine Wärme schneller. Die Einhaltung dieser festen Temperatur ist viel schwieriger, da sie im Gegensatz zu Wasser nicht bei 100 ° C endet.

Das Öl erwärmt sich bei normalem Gebrauch auf eine höhere Temperatur. Es überträgt die Wärme vom Ofen auf die Speisen viel schneller, bei höherer Temperatur werden die Speisen viel schneller gekocht, die niedrigere spezifische Wärme beschleunigt die Übertragung und Sie verbrauchen viel weniger davon als Wasser.

All dies wären Faktoren, die es ermöglichen würden, das Essen wirklich, wirklich schnell zu überkochen.

Um dies zu verhindern, sollten Sie Ihre Pfanne beobachten, umrühren, jederzeit beobachten und sie vom Herd nehmen, sobald sie fertig ist. Achten Sie darauf, dass Sie Ihre Speisen während des gesamten Vorgangs nicht zu lange kochen.

Wenn Sie kochen, lassen Sie den Topf auf dem Herd und machen etwas anderes, während das Essen köchelt. Und Sie sind viel anfälliger dafür, den Moment zu verpassen, in dem es gekocht wird, und es verkochen zu lassen, einfach weil der Prozess viel zu lange dauert, um ständig kontrolliert zu werden.

Während alle physikalischen Faktoren - wie Temperaturbegrenzung, Wärmeeintrag, Wärmeverteilung usw. - beim Überkochen für Wasser sprechen, gerade weil das Braten so anfällig für Überkochen ist, dass es ständiger Aufmerksamkeit bedarf, ist es weniger wahrscheinlich, dass Sie überkochen etwas mit Öl.

Ich bin kein erfahrener Chemiker, also rate ich mal: Könnte es sein, dass sich Öl und Wasser nicht mischen, auch bekannt als Löslichkeit, und dass das Wasser die Oberfläche der Lebensmittel, die wir kochen möchten, besser durchdringt? Ich würde vermuten, dass die meisten Lebensmittel eine beträchtliche Menge an Wasser enthalten, verglichen mit der Menge an Öl / Fett / Fett, und dass das Öl das Essen nur an der Oberfläche kocht, während das Wasser das Essen den ganzen Weg hindurch kocht.