Warum überträgt Öl Wärme allmählicher auf Lebensmittel als Wasser?

Während ich an den Hausaufgaben für Woche 2 des Edx-Kurses von Harvardx, SPU27x Science & Cooking: From Haute Cuisine to Soft Matter Science, arbeitete, stieß ich auf diese Frage:

Der Unterschied in den spezifischen Wärmen von Wasser und Öl ist wichtig für das Kochen. Zum Beispiel erwärmt sich Öl schneller und es ist weniger wahrscheinlich, dass Lebensmittel überkochen, wenn Sie sie in Öl statt in Wasser kochen. Erklären Sie diese Beobachtungen kurz anhand der wissenschaftlichen Ideen aus dieser Woche.

Wir werden gebeten, eine kurze Antwort darauf zu schreiben, und nachdem wir sie eingereicht haben, erhalten wir eine Bewertungsrubrik und werden gebeten, eine Selbsteinschätzung vorzunehmen. Hier ist meine Antwort:

Es stimmt zwar, dass sich Öl aufgrund seiner geringeren spezifischen Wärmekapazität schneller erhitzt als Wasser, aber es stimmt nicht, dass Lebensmittel mit geringerer Wahrscheinlichkeit verkocht werden als Wasser. Der Siedepunkt von Öl ist im Allgemeinen viel höher als der von Wasser (etwa 250-350 Grad Celsius im Vergleich zu 100 Grad Celsius). Das bedeutet, dass beim Garen von Speisen in Öl sehr wahrscheinlich viel höhere Temperaturen erreicht werden, als wenn sie in Wasser gegart würden. In dem Wissen, dass die Temperatur einer Flüssigkeit am Siedepunkt konstant bleibt, wird in Wasser gekochtes Essen nie über 100 Grad Celsius steigen, so dass Sie weniger wahrscheinlich Essen in Wasser verbrennen als wenn Sie in Öl kochen würden, da die Reaktionen, die zu Verbrennungen führen treten bei dieser Temperatur nicht auf, treten aber beim Siedepunkt von Ölen auf.

und die uns gegebene Rubrik lautet:

Eine vollständige Antwort enthält mindestens zwei der folgenden Ideen:

  • Öl hat eine geringere spezifische Wärme als Wasser.
  • Öl kann mit relativ geringerem Energieaufwand als Wasser auf hohe Temperaturen erhitzt werden.
  • Bei einer festen Temperatur überträgt Öl die Wärme allmählicher auf Lebensmittel als Wasser mit der gleichen 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 also anhand der Bedeutung Ihrer Antwort, anstatt zu erwarten, dass Ihre Formulierung genau dieser entspricht.

Es sieht also so aus, als ob meine Antwort ganz anders ist als die vorgeschlagene Antwort. Insbesondere bin ich verwirrt, dass die bereitgestellte Antwort nicht ausdrücklich darauf eingeht, ob es stimmt, dass Lebensmittel in Öl weniger wahrscheinlich verkochen. Ich bin mir auch nicht sicher, warum Öl Wärme allmählicher auf Lebensmittel überträgt als Wasser.

Ich würde es wirklich schätzen, wenn jemand meine Fragen klären und mir auch ein Feedback zu meiner Antwort geben könnte.

Eine niedrigere spezifische Wärme bedeutet, dass sich das Öl schneller erwärmt, was bedeutet, dass Sie früher eine Rückmeldung über die Ergebnisse erhalten, was bedeutet, dass Sie früher reagieren können, was bedeutet, dass Sie ein Anbrennen verhindern können. Das bedeutet auch, dass das Öl nach dem Entfernen der Wärmequelle schneller abkühlt. Versuchen Sie, Jeans zu tragen und neben einer Wärmequelle (z. B. einer elektrischen Heizung) zu stehen. Für ein paar Sekunden spüren Sie keine Hitze; aber dann wirst du plötzlich eine brennende Hitze spüren – nachdem es zu spät ist, etwas dagegen zu tun. Das ist die Gefahr einer höheren spezifischen Wärme.
Ohne in endlose Details zu geraten, besteht ein Großteil des Bratens darin, Wasser, das sich bereits im Essen befindet, auf seine Verdampfungstemperatur zu erhitzen und es dann zu verdampfen. Diese Verdampfungswärme ist groß und kein wirkliches Problem, wenn Sie bei 100 ° C sous vidieren, AKA, das in Wasser kocht.
Die Frage und Antwort scheinen von einem Hauswirtschaftsstudenten gemacht worden zu sein, der versucht hat, Chemie anzuwenden. Niemand würde einen großen Topf Öl mit einem Thermometer auf 100 C erhitzen und dann das Essen darin eintauchen. Die Frage macht also aus praktischer Sicht keinen Sinn. Normalerweise frittieren Sie bei 180 °C. Obwohl Öl eine geringe Wärmekapazität hat, würde die höhere Temperatur zu einer schnelleren Netto-Wärmeübertragung auf das Essen führen.

Antworten (7)

Erstens denke 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 schwach zu sein. Der Ausdruck „Es ist weniger wahrscheinlich, dass Sie Lebensmittel überkochen“ ist problematisch, da die Techniken zum Kochen mit Öl und Wasser ziemlich unterschiedlich sind, wie es aufgrund der spezifischen Hitze und Siedepunkte zu erwarten wäre. Obwohl Öl bei derselben Temperatur wie Wasser über einen festgelegten Zeitraum weniger Wärme übertragen kann, ist es unwahrscheinlich, dass Öl und Wasser dieselbe Temperatur haben. Man kocht einfach nicht mit Öl und Wasser auf die gleiche Weise.

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

Ich stimme zu, dass "weniger wahrscheinlich überkocht" problematisch ist. Es gilt nur dann wirklich, wenn Sie dem System keine zusätzliche Energie hinzufügen (dh Sie nehmen es von der Hitze ab) und beide zu Beginn die gleiche Temperatur hatten. Wenn Sie eine feste Temperatur halten, würden Sie dem Öl pro Zeit weniger Wärme zuführen als dem Wasser, um die Temperatur aufrechtzuerhalten. Öl kann in vielerlei Hinsicht eher verkochen, wenn man bedenkt, dass es auf eine viel höhere Temperatur als Wasser erhitzt werden kann, ohne dass die Hitze visuell sichtbar wird, bis es den schimmernden Punkt erreicht.
Auch zu: Überkochen, ein gekochtes Steak, das die ideale Temperatur überschritten hat, ist wahrscheinlich zäh und trocken. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass das gleiche Steak, das auf die gleiche Temperatur frittiert wird, nur zäh ist. Während das Essen kocht, tritt Wasser aus, und idealerweise wird das Kochen (Frittieren) genau an dem Punkt gestoppt oder bevor es kein Wasser mehr gibt – dh wenn es ein Gleichgewicht erreicht. Andernfalls gelangt Öl in die Lebensmittel. Öl fühlt sich im Mund immer noch feucht an, also fühlt sich das Essen nicht so an, obwohl es technisch verkocht ist. Und das würde wahrscheinlich passieren, lange bevor die Außenseite verkohlt ist.

Overcook ist irgendwie albern. Sie hängt von Zeit, Temperatur und Wärmeübertragungsrate ab.

Die Aussage, dass Sie in Wasser eine höhere Hörübertragung erhalten als in Öl bei gleicher Temperatur, ist für mich etwas schwach. Ja, das Öl kühlt (verliert an Temperatur) schneller in Kontakt mit der kühleren Oberfläche des Lebensmittels im Vergleich zu Wasser aufgrund einer geringeren spezifischen Wärme. 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 Mischungsrate beeinflussen. Selbst während des Kontakts erhält das Ölmolekül Wärme von den dahinter liegenden Molekülen. Ich bekomme, dass die spezifische Wärme hier ein Faktor ist, aber ich bin nicht überzeugt, dass es ein ausreichender Faktor ist, um gemessen zu werden. Ich würde ihnen sagen, was sie hören wollen.

Es wäre einfach genug zu messen. Holen Sie sich einen Topf mit Wasser und einen Topf Öl mit jeweils 180 F. Kühlen Sie zwei Thermometer in demselben Glas Wasser ab. In Töpfe geben und sehen, welche zuerst 180 F erreicht. Dann die beiden Thermometer umkehren.

Ich werde mich darüber aufregen, dass die Frage schlecht / irreführend formuliert ist. BEARBEITEN: OK, Umformulierung, peinlich für einen Physikabschluss, um spezifische Wärme falsch darzustellen.

Zum spezifischen Wärmeteil der Frage ist die spezifische Wärme von Pflanzenölen etwa halb so hoch wie die von Wasser. Das bedeutet, dass etwa doppelt so viel Energie benötigt wird, um die Temperatur von Wasser um die gleiche Anzahl Grad zu erhöhen wie von Öl, oder es wird doppelt so viel Energie an die Nahrung abgegeben, um sie um die gleiche Menge zu senken. Tatsächlich bedeutet dies, dass Wasser bei gleicher Temperatur die doppelte Kochenergie hat wie Öl, sodass das Essen bei gleicher Temperatur schneller gekocht wird und möglicherweise anfälliger für ein Überkochen ist, ohne dass weitere Energie hinzugefügt wird. Aber selten wird beim Kochen Öl oder Wasser als Wärmereservoir verwendet, sondern durch kontinuierliche Zugabe von Energie zu den Medien, um zu versuchen, eine einigermaßen konstante Temperatur aufrechtzuerhalten.

Die geringere spezifische Wärme von Öl bedeutet, dass es leichter zu erhitzen oder zu kühlen ist als Wasser, wodurch es effizienter bei der Übertragung von Energie von einer Wärmequelle oder aus seiner Reserve auf ein anderes Objekt ist, sodass es einfach schneller kochen sollte als Wasser. Zur Perspektive, in sehr abgerundeten Zahlen ist die spezifische Wärme von Wasser etwas über 4, wir werden Einheiten ignorieren, sie sind langweilig, aber es ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um ein Gewicht von Wasser um 1 Grad zu erwärmen. Pflanzenöl, ist etwa 2. Kupfer, Abendessen effizient, ist 0,385. Je kleiner die Zahl, desto besser ist die Wärmeübertragung.

Ich würde nicht zugeben, dass das Braten in Öl bei hoher Temperatur mit geringerer Wahrscheinlichkeit zum Überkochen von Speisen führt, es sei denn, es werden schlechte Heizelemente und ein kleiner Behälter verwendet, der die Temperatur nicht halten kann. Es neigt jedoch dazu, auf andere Weise zu überkochen, wobei die Außenseite verbrennt, während es etwas feuchter bleibt, während das Überkochen in Wasser das Fleisch einfach austrocknet. Aber ich muss der grundlegenden Behauptung der Frage widersprechen.

Wasser hat nicht die doppelte Kochwärme von Öl, wenn es auf der gleichen Temperatur gehalten wird. Wenn du den Burnt ausgeschaltet hast dann ja.
@Paparazzi OK, ich habe die Hälfte davon stark durcheinander gebracht. Spinnweben auf meinem alten Physikstudium.
Manchmal macht es Spaß, in diese staubigen alten Ecken im Hinterkopf zu gehen und darüber nachzudenken, wie die Dinge wirklich funktionieren. Meistens verletzte ich mein Gehirn jedoch zu sehr bei der Arbeit, also schmeiße ich einfach ein Stück Fleisch auf den Grill und esse jetzt den Höhlenmenschen. ;) Danke, dass du meine schlechte Falschaussage aufgefangen hast.

Ich denke, das Problem ist, dass Sie das Braten, bei dem höhere Temperaturen verwendet werden, mit dem Kochen oder Köcheln vergleichen, bei dem aufgrund des weitaus niedrigeren Siedepunkts von Wasser niedrigere Temperaturen verwendet werden.

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

Ja, ich bin mir nicht sicher, ob die Sache "weniger wahrscheinlich verkocht" unbedingt wahr ist, denn wenn Sie kein Confit machen, ist die Temperatur, die man für Wasser vs. Öl verwendet, selten "fest", wenn man sich beide ansieht.

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

Der vielleicht bedeutendste Unterschied ist, dass kochendes Wasser eine ziemlich feste und stabile Temperatur hat, dh etwa 100 Grad C, und es unabhängig davon physikalisch nicht heißer werden kann, es sei denn, es befindet sich in einem verschlossenen Behälter (dh einem Schnellkochtopf). wieviel wärme du reinsteckst. Das hat aber nichts mit seiner spezifischen Wärmekapazität zu tun. Andererseits fängt Öl wahrscheinlich Feuer, bevor es seinen Siedepunkt erreicht, erreicht aber eine viel höhere Temperatur (abhängig vom verwendeten Öl) und eignet sich daher viel besser für schnelles Kochen bei hohen Temperaturen.

Wenn Sie also Dinge in kochendem Wasser kochen, ist es zwar ziemlich unmöglich, sie zu verbrennen (es sei denn, der Topf kocht trocken), aber es ist immer noch durchaus möglich, sie zu überkochen.

Dies ist jedoch nicht der wichtigste Grund für die Wahl eines der beiden Öle und Sie interessieren sich viel eher dafür, wie das Kochmedium mit dem Essen selbst interagiert.

  • Öl hat eine geringere spezifische Wärme als Wasser.
  • Öl kann mit relativ geringerem Energieaufwand als Wasser auf hohe Temperaturen erhitzt werden.
  • Bei einer festen Temperatur überträgt Öl die Wärme allmählicher auf Lebensmittel als Wasser mit der gleichen Temperatur.
  • In flüssiger Form kann Öl auf eine höhere Temperatur als Wasser erhitzt werden.

Ihnen fehlt der primäre Faktor: die Psyche. Es ist weniger wahrscheinlich, dass SIE das Essen verkochen.

„Bei einer festen Temperatur überträgt Öl Wärme allmählicher auf Lebensmittel als Wasser bei gleicher Temperatur.“ ist eine völlig falsche Behauptung. Erstens kühlt es bei geringerer spezifischer Wärme schneller ab, und bei höherer Temperatur überträgt es seine Wärme schneller. Und es ist viel schwieriger, diese feste Temperatur aufrechtzuerhalten, da sie im Gegensatz zu Wasser nicht bei 100 ° C aufhört.

Öl erwärmt sich bei normalem Gebrauch auf eine höhere Temperatur. Es überträgt die Wärme von der Herdheizung viel schneller auf das Essen, eine höhere Temperatur kocht das Essen viel schneller, seine niedrigere spezifische Wärme bedeutet, dass die Übertragung schneller ist, und Sie verbrauchen viel weniger davon als Wasser, also wieder schnellere Hitze.

Dies wären alles Faktoren, die ein sehr, sehr schnelles Überkochen des Essens ermöglichen würden.

Um dies zu verhindern, beobachten Sie Ihre Pfanne, rühren Sie ständig um, beobachten Sie sie ständig, nehmen Sie sie vom Herd, sobald sie gekocht ist - achten Sie genau darauf, Ihr Essen während des gesamten Vorgangs nicht zu überkochen.

Beim Kochen lässt man den Topf auf dem Herd und macht etwas anderes, während das Essen köchelt. Und Sie sind weitaus anfälliger dafür, den Moment zu verpassen, in dem es gekocht wird, und es überkochen zu lassen, einfach weil der Prozess viel zu lange dauert, um ständig kontrolliert zu werden.

Während alle physikalischen Faktoren wie Temperaturgrenze, Wärmedurchdringung, Wärmeverteilung usw. beim Überkochen für Wasser sprechen, ist die Wahrscheinlichkeit eines Überkochens geringer, gerade weil das Braten so anfällig für Überkochen ist, dass es ständige Aufmerksamkeit erfordert irgendwas mit öl.

Ich bin kein erfahrener Chemiker, also nehme ich hier eine wilde Vermutung an: Könnte es an "Öl und Wasser mischen sich nicht", auch bekannt als Löslichkeit, und der Fähigkeit des Wassers liegen, die Oberfläche der Lebensmittel, die wir kochen möchten, besser zu durchdringen? Ich würde vermuten, dass die meisten Lebensmittel im Vergleich zur Menge an Öl / Fett / Fett eine erhebliche Menge Wasser enthalten und dass das Öl die Lebensmittel nur an der Oberfläche kocht, während das Wasser die Lebensmittel vollständig kocht?