Вы когда-нибудь задумывались, почему попкорн прыгает при жарке? И почему он издает типичный звук, похожий на "поп"?
Ученые иногда занимаются забавными темами. Иногда это тоже кажущиеся бесполезными темы, но они могут быть интересными. Это когда они объясняют общие явления, которые происходят в нашей повседневной жизни.
Вы когда-нибудь задумывались, что на самом деле происходит при приготовлении попкорна?
Попкорн
В определении говорится, что попкорн - это еда, которую готовят путем нагревания особого вида кукурузы. Точнее - зерна кукурузы из растения определенного сорта.
Попкорн родом с американского континента. Однако неизвестно, когда было обнаружено его производство. Археологические раскопки обнаружили в Южной Америке пенистые зерна кукурузы возрастом не менее 4000 лет, но это не доказывает, что они были приготовлены специально, как попкорн.
Лопание и вспенивание
Само приготовление попкорна - маленькое чудо. Изначально уплотненные зерна кукурузы при жарке в горячем масле или нагревании на горячем воздухе становятся типичными твердыми «цветками», чем-то напоминающими полистирол.
При приготовлении они издают типичный звук, похожий на «поп!». Ученые смогли объяснить оба явления. Они использовали скоростные камеры и специальные микрофоны для изучения процессов при растрескивании зерен.
То, что происходит, известно давно и, наверное, не секрет. Кукурузные зерна содержат кукурузный крахмал с небольшим количеством связанной воды. Тепло, поступающее от плиты или печи с горячим воздухом во время производства попкорна, превращает воду, содержащуюся в зернах кукурузы, в пар. Это увеличивает внутреннее давление в зерне. Изначально все зерно не может вспениваться, так как оно удерживается твердой шелухой. Однако чем больше воды превращается в пар, тем больше вероятность того, что давление внутри зерна превысит предел прочности шелухи - и зерно разорвется. Затем кукуруза превращается в попкорн, издавая громкий хлопок. К тому же зерно прыгает в воздух.
И снова физика виновата
Было показано, что растрескивание зерен кукурузы происходит в относительно резком температурном диапазоне: если при 170 ° C только около трети разрыва, то при 180 ° C почти все зерна уже трескаются. Следовательно, критическая температура должна быть близка к 180 ° C.
Но почему почти все зерна кукурузы трескаются одновременно? Как показывают исследования, объяснение кроется в поведении воды. Среднее зерно кукурузы содержит около 20 миллиграммов связанной воды. Большинство из этих 20 миллиграммов даже в жидкой форме незадолго до разрушения зерна. Непосредственно перед тем, как поверхность зерна разорвется, в паровой фазе находится всего около одного миллиграмма воды.
Ситуацию с нагретой кукурузой можно сравнить с скороваркой. Вода находится в жидком состоянии даже при температуре выше 100 ° C, потому что она подвергается более высокому давлению. В тот момент, когда давление в кукурузе превышает допустимый предел, шелуха лопается, избыточное давление исчезает, и вся перегретая вода внезапно превращается в пар. За этим следует небольшой взрыв, в результате которого зерно раздувается в несколько раз
Зерна на ножках
Но почему попкорн прыгает в воздух в момент взрыва? До сих пор предполагалось, что это произошло в основном за счет пара. Однако высокоскоростные записи ученых уточняют механизм. После того, как шелуха зерна порвалась и крахмал начал расширяться, они наблюдали образование ножкообразного образования. Этот выступ образуется с одной стороны около дна кастрюли (источника тепла).
Изначально это образование еще небольшое и практически компенсируется весом зерна.
Однако через долю секунды давление в зерне внезапно берет верх, «ступня» увеличивается, и с ее помощью все битое зерно практически катапультируется в воздух.
Объяснение снова предлагает физика. Когда попкорн нагревается, он получает тепловую энергию, которая частично выделяется в виде кинетической энергии после разрушения зерна. Благодаря этому отдельные зерна могут набирать значительную начальную скорость. Наблюдалось, что зерна отскакивают от дна сосуда с начальной скоростью до 200 м / с.
Что общего у попкорна и шампанского?
Что вызывает типичный звук, сопровождающий попкорн?
Исследователи исследовали его с помощью специального чувствительного микрофона. Затем они сравнили точный момент, когда они зарегистрировали звуковой эффект, с событиями, наблюдаемыми на записях высокоскоростной камеры.
Было показано, что этот специфический звук не вызван разрывом оболочки, как это часто предполагается. Причина этого даже не в том, что зерно подпрыгивает на дне горшка.
Вместо этого «взрыв» водяного пара, который выходит из ядра кукурузы после разрыва шелухи, более ответственен за этот типичный звук. Это вызвано внезапным падением давления в объеме зерна, которое, кроме того, действует как резонатор.
Подобные явления можно наблюдать во время извержений вулканов, где также происходит внезапное вспенивание вещества водяным паром во время истечения лавы из недр земли на ее поверхность.
Кстати, этот звук похож на звук пробки шампанского или игристого вина, когда вы открываете бутылку.
