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1 # 話食科普
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2 # 李永樂老師
高壓鍋是家庭常用的炊具,平常做排骨、燉紅燒肉,用鐵鍋要一個小時,高壓鍋二十分鐘就好。為什麼高壓鍋做飯這麼快呢?
這個原因與水的汽化方式:蒸發與沸騰有關。我們還需要了解飽和蒸氣壓的概念。
蒸發我們知道:蒸發是水分子跑到空氣當中的過程。
水是由水分子構成的,水分子每時每刻都在做無規則運動。在與空氣接觸的部分,一部分水分子會脫離水面,跑到空氣當中,形成水蒸氣。同時,空氣中的水分子也有可能會回到水中。
水分子“脫離”和“回到”水面的過程每時每刻都在發生,而杯子中水的多少取決於這兩個速率誰更大:
如果單位時間脫離的水分子多,宏觀上水就在減少,表現為蒸發。蒸發過程比較緩慢,在任何溫度下都可以進行,而且只在液體表面上發生。
反之,如果單位時間內回到水面的水分子多,宏觀上水在增加,表現為液化。在空氣十分潮溼時,杯子裡可以憑空出水,就是這種現象。
如果單位時間內,兩個速率相等,此時就呈現出一種平衡態:杯子中的水既不增加,也不減少。密封的礦泉水瓶裡就是這種情況。
密封的礦泉水瓶子中水蒸氣和水已經達到平衡,水既不會變多,也不會減少。瓶中的氣體部分是空氣和水蒸氣的混合氣體。 其壓強是水蒸氣和其他氣體的壓強共同構成的。這種達到飽和時的水蒸氣壓強就稱為飽和蒸氣壓。
相對溼度我們把空氣中水蒸氣壓強與飽和蒸氣壓的比稱為相對溼度。例如:20攝氏度時,水的飽和蒸氣壓是0.02個標準大氣壓。如果空氣中的水蒸氣壓強為0.01個標準大氣壓,我們就稱為相對溼度50%。如果空氣中水蒸氣壓強為0.02個標準大氣壓,我們就稱為相對溼度100%,此時人身上的汗沒有辦法蒸發。相對溼度可以用溼度計測量,一般是與溫度計二合一的。
飽和蒸氣壓與溫度的關係由於水分子運動的速率與溫度有關:溫度越高,水分子運動速率越快,所以液體分子更容易跑到空氣當中。此時,空氣中的水蒸氣分子也必須更多才能達到平衡。所以,溫度越高,水的飽和蒸氣壓就越大。
上面這張圖是水的飽和蒸氣壓隨著溫度變化的關係圖。橫座標是溫度,單位攝氏度,縱座標是壓強,單位標準大氣壓。從圖中我們會看出:在溫度比較低時,飽和蒸氣壓很低,空氣中水蒸氣的比例很小。在溫度為80攝氏度時,飽和蒸氣壓大約是0.5個標準大氣壓。此時飽和空氣中有一半的壓強是由水分子提供的。而當溫度達到100攝氏度時,飽和蒸氣壓是一個標準大氣壓。
沸騰達到一個標準大氣壓會怎麼樣呢?如果此時外界大氣壓也是一個標準大氣壓,空氣中畢竟還有氮氣、氧氣和其他氣體,不可能把壓強全部給水蒸氣。這樣就造成水蒸氣的蒸氣壓無法與水平衡,單位時間內水中進入空氣中的水分子多餘從空氣中回到水中的水分子,水劇烈汽化,形成沸騰現象。
沸騰是在水的內部和表面同時發生的劇烈的汽化現象。大量的水分子變為氣體,形成氣泡湧入空氣當中。在沸騰時,水會吸收大量的熱量,但是溫度不再升高,所以在一個標準大氣壓下普通的鍋或者電飯煲做飯,由於鍋不是密封的,鍋內壓強與外界相同,都是一個標準大氣壓。此時只要鍋內有水,溫度就不會高於100攝氏度。
高壓鍋那麼,高壓鍋為什麼能更快的煮熟食物呢?
這是因為,壓力鍋有良好的密封性,可以控制鍋內壓強高於大氣壓,一般可以達到2-3個標準大氣壓。從沸點-溫度圖可以看出,在鍋內達到2.5個標準大氣壓時,水的沸點會升高到130攝氏度左右。這樣鍋內溫度就可以突破100度。
加熱食物最重要的是溫度,如果溫度高,熱量就能更快的傳遞給食物。同時,由於沸點的提高,減少了水沸騰時帶走的熱量,所以壓力鍋更加節能。
在中國西藏地區,由於海拔高,氣壓低,水在較低的溫度就會沸騰。雖然表面上看水也咕嘟咕嘟冒泡,但是由於溫度不夠,很難把米飯煮熟。宋朝的著名文學家范成大到海拔3700m的峨眉山旅遊,發現在山上“煮米不成飯”,他認為是因為山上的泉水太寒冷,故有“萬古冰雪之法汁”之說。
然而實際上,這只是因為高原上氣壓低,沸點低,大量的熱被水的沸騰帶走的原因。
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3 # 滿歸凝翠
講的很透徹,雖然一開始就知道是壓力鍋水溫更高,但飽和蒸氣壓的解釋給我一種驚豔的感覺,平衡是個很有趣的狀態,不僅適用於物理和化學,還適用於社會生活,這也許就是自然和哲學追求的終極狀態吧
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壓力鍋是很多家庭必備的炊具之一,它能夠提高烹飪效率,不僅能省時、節能,還比普通電飯煲更快煮熟米飯。
那麼為什麼高壓鍋煮飯比電飯煲更快呢?
下面超哥為你指點迷津。
答案搶先看:高壓鍋依據“氣壓和水的沸點成正比”的原理,利用高壓使鍋內水的沸點升高,從而鍋內溫度升高,更快地煮熟米飯。
【高壓鍋工作原理】
高壓鍋又叫壓力鍋,是許多家庭都有的炊具之一。高壓鍋的工作原理,主要是透過液體在較高氣壓下沸點會提升這一物理現象,對水施加壓力,使水可以達到較高溫度而不沸騰,以加快燉煮食物的效率。
根據“氣壓和水的沸點成正比”的原理,說明在氣壓高的地方沸點也相應高。高壓鍋內的水被加熱煮沸後,產生蒸汽,繼續加熱則蒸汽壓力會逐漸升高,鍋內水的沸點也會不斷升高,那麼鍋內溫度隨之上升,可以超過大氣壓下的溫度,這樣就能利用鍋內高溫高壓的環境,快速煮熟食物。
而電飯煲是一種利用電能轉變為內能的炊具,煮飯時煲內水沸騰後,再加熱只能加快水的汽化,而不能再升高水的溫度。
因此要想使煲內的溫度繼續升高,高於100℃,使做飯時間縮短,就必須提高水的沸點,這就是高壓鍋所能做到的。由此可見,高壓鍋煮飯比電飯煲更快,是基於它們的工作原理而言的。
【高壓鍋使用】
隨著人們對生活水平的不斷追求,和現代家電技術的迅猛發展,人們對食物的要求也越來越高,從傳統的柴火和普通的灶具到今日家電的革命性改變[1],無不體現著人們對烹飪工具的要求越來越高。
再者,高壓鍋的鍋蓋是密封的,燒熱後,鍋內空氣和水受熱膨脹,但難以跑出來,就會使鍋內壓力和溫度升高,高於普通飯鍋,從理論上說,高壓鍋煮飯能更多地促進直鏈澱粉溶解,支鏈澱粉糊化,也就是說,高壓鍋煮飯由於鍋內壓力提高帶來溫度的提升, 使大米澱粉糊化加劇, 澱粉顆粒結構發生變化, 產生一定的表面現象, 如米飯表面發亮, 但同時給人以發暗發淺灰的感覺[2]。但過程中並沒有發生化學變化,不會產生對人體有害的物質。而且從總體的食用品質來講, 高壓鍋煮的米飯糊化更徹底, 因此米飯黏性大,更軟, 而且是在密封的情況下煮飯, 米飯香氣散失較少, 所以煮出來的飯香氣濃, 味道好
高壓鍋雖煮飯快,但其缺點在於不正確操作或有瑕疵時,有可能會爆炸造成傷害,因此,高壓鍋只有在正確使用的情況下才顯示出它的優點。
【總結】
高壓鍋的工作原理在於鍋內高壓使水的沸點升高,煮飯時鍋內為高溫高壓環境,有利於食物更快煮熟。作為一種常見的廚房炊具,優點是省時節能,但只有懂得正確使用,才能發揮出它最大的好處。
超哥建議大家選購壓力鍋時,一定要挑有牌號、有廠家、有說明書的、質量合格的壓力鍋,這樣可以避免一些不安全現象。
參考文獻
[1]巢強國,葛宇,熊薇.高壓鍋蒸煮米飯食用特性影響因素分析[J].糧油加工,2008(9):89-91.
[2]龔盛鵬,李中林,王長生.電壓力鍋實現精煮米飯的方法及研究[J].家電科技,2012(4):86-87.