Чтобы сварить яйцо, нужно всего три минуты, но, по иронии судьбы, может потребоваться в два или три раза больше времени для того, чтобы плита стала достаточно горячей для приготовления. В этом проблема электрических плит: в отличие от газа, который зажигает пламя, как только вы его включаете, электрические варочные панели (варочные панели) нагреваются довольно долго. Галогенные варочные панели обеспечивают чистое и удобное приготовление пищи на электричестве со всей скоростью и мощностью газа. Они выделяют тепло яркой вспышкой красного света, но как именно они работают? Как можно приготовить что-нибудь, используя только свет ?
Зачем вообще готовить?
Вы когда-нибудь задумывались о науке приготовления пищи? Наверное, нет, но давайте сейчас подумаем. Мы готовим пищу, чтобы убить вредные бактерии, которые могут скрываться внутри, поэтому еда становится безопасной для нас. Часто пища гораздо вкуснее приготовленной; легкий и пушистый бисквит на вкус намного вкуснее, чем миска, полная яиц, масла и муки! Совершенно очевидно, что приготовленная еда обычно горячая, а сырая - холодная. Суть приготовления заключается в нагревании пищи в течение периода времени, достаточного для уничтожения бактерий и изменения структуры или внешнего вида пищи. Короче говоря, приготовление пищи - это передача тепла от плиты к еде, но как красные огни перемещают тепло?
Как движется тепло?
Если вы хоть что-нибудь знаете о тепле, вы, вероятно, знаете, что оно не любит оставаться на одном месте. Горячие предметы, как правило, передают свое тепло другим предметам, находящимся поблизости, и делают это одним из трех способов, называемых теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Если вы прикоснетесь к машине, которая стояла на солнце в летний день, вы сразу почувствуете тепло. Тепло от горячего металла мгновенно попадает в вашу руку за счет процесса, называемого теплопроводностью . Возможно, вы слышали слово «проводимость», связанное с электричеством.и теплопроводность очень похожа: тепло может течь через материал так же, как электричество. Если вы толкнете металлическую кочергу в раскаленный огонь, тепло перейдет в кочергу от огня за счет теплопроводности. И он будет продолжать течь в кочергу, пока не станет горячим, как огонь вокруг него. Достаньте кочергу из огня и погрузите ее в ведро с водой, и вы увидите сильный свист пара. Теперь тепло переходит от кочерги к воде, также за счет теплопроводности. Процесс теплопроводности передает тепло между двумя предметами, находящимися в прямом контакте.
Не все тепло передается за счет теплопроводности. Если вы когда-нибудь разогревали кастрюлю с супом на плите, вы заметили, как вскоре он начинает пузыриться. Это потому, что тепло проходит через него с помощью другого процесса, называемого конвекцией.. Суп на дне кастрюли ближе всего к горячей плите. Он нагревается и, поскольку горячие материалы менее плотные (фактически легче), чем более холодные материалы, начинает подниматься вверх. Достигнув вершины сковороды, она остывает и снова падает. Тем временем из дна кастрюли начинает подниматься еще больше супа, занимая его место. Таким образом, существует постоянный режим нагрева и охлаждения, который постепенно перемещает тепло по сковороде. Этот процесс конвекции - это то, как тепло распространяется через жидкости (жидкости и газы), которые находятся рядом с чем-то горячим. Жидкости систематически уносят тепло от источника тепла подобно ленте конвейера.
Есть третий способ перемещения тепла, он называется излучением . Если вы когда-либо сидели возле костра, вы знаете, что тепловые лучи исходят от огня прямо к вашему лицу. Чем ближе вы сядете к огню, тем теплее станет. Если что-то преграждает путь между огнем и вашим лицом - например, если кто-то идет впереди вас - вы сразу заметите разницу. Тепловое излучение отличается как от теплопроводности, так и от конвекции. Это не похоже на теплопроводность, потому что вам не нужно прикасаться к источнику тепла (огню), чтобы почувствовать излучаемое тепло. И это не похоже на конвекцию, потому что между ними не обязательно должна быть жидкость или вода, чтобы переносить тепло к вам.
Инфракрасное излучение - это горячий свет
Почему солнечный свет кажется горячим, если солнце излучает свет? Солнечный свет на самом деле представляет собой смесь света и тепла - холодного света, который мы можем видеть, и своего рода «горячего света», который мы не видим, и называется излучением . Таким образом, все горячие предметы испускают излучение. Огонь кажется горячим, потому что непрерывный поток инфракрасного излучения выходит из горящих дров и угля и ударяет нам в лицо. Инфракрасное излучение похоже на видимый свет, но оно имеет большую длину волны и более низкую частоту . Другими словами, волны, которые несут его по воздуху или пространству, больше, чем световые волны, и приходят реже. Инфракрасное излучение и видимый свет (свет, который мы видим) - это два вида того, что мы называем электромагнитным излучением.. Это типы энергии, которые движутся вверх и вниз в виде волн электричества и магнетизма . Рентгеновские лучи , радиоволны , микроволны и гамма-лучи - это другие виды электромагнитного излучения. Вместе все это составляет так называемый электромагнитный спектр .
Что отличает один тип электромагнитного излучения от другого? Подобно световым волнам, инфракрасные волны распространяются с невероятно высокой скоростью света: 300 000 км в секунду. Солнечному свету и теплу требуется чуть более 8 минут, чтобы достичь Земли, хотя ему нужно преодолеть 149 миллионов километров , чтобы добраться сюда! Нет реальной разницы между красным светом и инфракрасным излучением. Это почти то же самое. Разница в том, что наши глаза эволюционировали, чтобы видеть красный (и другие цвета) света, но они не могут обнаруживать более низкие частоты в инфракрасном диапазоне. Остальные существа устроены иначе. У змей есть специальные ямки на лице, которые могут обнаруживать инфракрасное излучение. Это означает, что они могут охотиться ночью, даже когда мало света, обнаруживая тепло, исходящее от ближайших животных.
Как готовить светом?
Солнце делает Землю теплой и светлой, испуская смесь видимого и невидимого излучения. Точно так же работают электрические лампочки. Лампы накаливания в старинном стиле загораются, когда электричество течет по тонкой спиральной проволоке, называемой нитью накаливания . Нить накала становится настолько горячей, что становится раскаленной добела и испускает яркий свет. На самом деле это очень неэффективный способ получения света, потому что большая часть электроэнергии, которую использует лампа, выделяется в виде тепла и тратится впустую. Энергоэффективные лампы работают совершенно по-другому: они используют флуоресценцию, чтобы создать холодный свет, разбивая атомы вместе. Они используют только часть энергии ламп накаливания, поскольку производят очень мало отработанного тепла.
Готовим с галогеном
Когда вы включаете галогеновое «кольцо», первое, что вы замечаете, - это ослепительный яркий красный свет, когда четыре вольфрамовых галогенных трубки внутри начинают выкачивать смесь невидимого инфракрасного излучения и видимого красного света в сторону вашей еды. (Обычно, в зависимости от настройки, это дает мощность приготовления от 150 до 2000 Вт и температуру около 700 ° C или 1300 ° F - достаточно горячего, чтобы приготовить пищу, но не настолько, чтобы повредить стеклокерамическую варочную панель.) В отличие от обычной лампы накаливания, где важен свет, а тепло тратится впустую, мы заинтересованы в использовании невидимого лучистого тепла. Видимый красный свет - это потраченный впустую бит, хотя он очень полезно показывает уровень мощности кулинарного "кольца" - чем ярче свет, тем больше инфракрасного тепла он излучает,
Тепло путешествует из галогена «кольцо» со скоростью света, мгновенно сияющим через керамическое стекло (стеклокерамические) варочная панель непосредственно над ним. Стекла специально разработаны для передачи около 80 процентов от инфракрасного излучения через него, хотя он поглощает большинство длин волн видимого света (именно поэтому он обычно выглядит темным). Если поставить горшок на стекло, он нагреется от смеси излучения и теплопроводность: тепло излучается в горшок от нитей в галогенных трубках, но оно также передается в горшок за счет теплопроводности от горячего стекла прямо под ним. Если у вас есть суп в кастрюле, он постепенно нагревается конвекцией, как на обычной плите. Итак, хотя можно утверждать, что галогенные варочные панели работают с использованием излучения, на самом деле они готовят со смесью теплопроводности, конвекции и излучения.
Преимущества и недостатки
Помимо мгновенного нагрева, галогенные варочные панели имеют множество преимуществ перед старомодными плитами с электрическими конфорками. Элементы для приготовления пищи закреплены «внутри» (под) стеклокерамической столешницей, поэтому поверхность получается плоской и гладкой, и поэтому ее легко чистить (преимущество перед газовыми горелками). Так как вы ставите сковороды прямо на плоскую варочную панель, а не балансируете их (часто ненадежно) на конфорках, это также безопаснее.
Такие варочные панели сделаны из керамики, которая плохо проводит тепло (у них низкая теплопроводность), поэтому, хотя «конфорки» для приготовления пищи нагреваются, области вокруг них остаются относительно прохладными на ощупь. Однако низкая теплопроводность керамического стекла также является небольшим недостатком, потому что это означает, что «конфорки» сначала нагреваются сильнее (чтобы тепло проходило через стекло в кастрюлю). Другой большой недостаток - очевидная хрупкость стеклокерамики. Хотя он упрочнен, поэтому может выдерживать высокие температуры и вес тяжелых кастрюль, если вы уроните на него тяжелую кастрюлю, вы увидите трещину и очень дорогой счет за ремонт. Но даже если вы будете очень осторожны, ваша варочная панель все равно сравнительно легко поцарапается.
Повреждают ли галогенные варочные панели глаза?
Я часто слышал, как люди говорят, что инфракрасные галогенные варочные панели могут повредить глаза, но есть ли в этом правда? С момента пробуждения до того момента, когда мы ложимся спать, наши глаза подвергаются воздействию всех видов света, видимого, инфракрасного и ультрафиолетового, и без тщательно контролируемого научного исследования было бы трудно окончательно доказать, что какие-либо проблемы со зрением вы страдаете от галогенных варочных панелей; у вас гораздо больше шансов повредить глаза, случайно глядя на Солнце.