Fyzika v kuchyni – škola hrou pro děti i dospěláky

I když se to nezdá, při vaření v kuchyni jste fyzikem.

Toto oddechové zamyšlení vzniklo poté, co jsme měli doma odbornou a veledůležitou debatu na téma, na jak velké kousky nakrájet brambory, aby se uvařily rychleji. Jedni byli zastánci velkých kusů, jiní menších.

A nakonec rozhodla právě fyzika a poučka: Těleso o nižší hmotnosti se zahřívá rychleji než těleso s hmotností vyšší. Tedy v našem případě, menší kousky brambor jsou uvařené dřív, než velké. A tak mi to nedalo a sesbíral jsem si pár dalších fyzikálních zajímavostí a o pár střípků bez ladu a skladu se s vámi podělím. (Omlouvám se, pokud bude občas má terminologie nepřesná. Fyzik oborem nejsem a článek je míněn spíše pro pobavení.) Nejde mi zde ani o vyloženě jasné fyzikální procesy typu jak funguje Papinův hrnec nebo mikrovlnka a proč se do ní nesmějí dávat kovové věci, to si koneckonců můžete sami dohledat. Ale spíše o takové ty každodenní drobnosti.

Například jsem nechápal, proč someliéři nechávají před podáváním červeného vína láhev stát na stole. Je to proto, že červené víno se má podávat při pokojové teplotě. Čímž jsem objevil další fyzikální zákon o vyrovnávání teplot. Zkrátka, když vyndáte cokoliv z ledničky a položíte na linku, třeba ono víno, jeho teplota poroste, aby se vyrovnala teplotě v místnosti. Nejdřív rychle, pak pomaleji. A obráceně – když si uděláte kávu a zapomenete na ni, můžete si být jistí, že původně vařící voda se během doby vyrovná teplotě v místnosti a káva bude vlažná.

• Jak to ale, že v termosce zůstane nápoj teplý, i když ji nechám při pokojové teplotě? Ha, další věc k bádání. Tak tedy: Termoska v podstatě sestává ze dvou nádob, z nichž jedna je vložena do druhé. Z prostoru mezi nádobami je odčerpán vzduch, a tím se omezí přenos tepla směrem do tohoto meziprostoru, do vnější nádoby a pak ven do okolí.

Ale platí to i naopak, takže vnější teplota se nedostane přes vnější nádobu a meziprostoru do vnitřní nádoby. Pokud má termoska lesklé vnější stěny, pak se zvyšuje odrazivost a snižuje přenos tepla infračerveným zářením. Přesto, i když pomalu, pomaličku, nápoj v termosce chladne. To je zase dané tím, že všechna tělesa s teplotou vyšší než absolutní nula (–273,15 °C) vyzařují elektromagnetické vlny. Ty přenášejí energii a šíří se i vakuem, v našem případě i tím v termosce.

Když už jsme mluvili o víně, tak drobná poznámka – otevíráním lahví (nejen vína, ale i piva), uplatňujete další fyzikální jev – páku. Ta funguje na principu pevného bodu s osou otáčení a rozloženého působení síly, kdy se vaše vynaložená síla následně ztrojnásobí v místě otevírání. Na principu rovnoramenné páky a vyrovnávání hmotnosti fungují mimochodem také jazýčkové váhy.

• A ještě jednou k přenosu tepla. Přikrývat při vaření (nejen) brambory pokličkou, nebo ne? Další dilema, nad nímž jsem nějaký čas přemýšlel.

Při vaření se uplatňuje první zákon termodynamiky. Když zapneme oheň pod hrncem s vodou, začneme vodě dodávat vnitřní energii. Projeví se to zvýšením její teploty, a to maximálně k bodu varu.

Přebytek energie, pokud i po varu vodu stále zahříváme, se projevuje tvorbou páry. Jestliže přiklopíme vodu pokličkou, tak se kapalina a jídlo v ní dále zahřívají. Vzniká tak ale tlak. Proto poklička nadskakuje, pokud v ní není otvor pro únik páry, proto voda občas vyteče, jelikož ji vypudil vzniklý tlak. Pokud bychom hrnec při vaření vody vzduchotěsně uzavřeli, nakonec by vznikl takový tlak, až by vybuchl. Proto i papiňák má ventil a proto i u něho musíte počkat, než se poklice zchladí, abyste jej otevřeli.

• Takže ano – když jídlo vařené ve vodě přikryjete pokličkou, uvaří se rychleji.

K tomu opět jedna upřesňující poznámka: Jestliže vaříte v přírodě nebo v kuchyni zrovna větráte, bude proudící vzduch nádobu, v níž se voda vaří, průběžně ochlazovat, a vaření tak potrvá déle.

A jeden pokus. Poklici, kterou jste měli delší dobu na hrnci s vroucí vodou, položte na hladkou a rovnou podložku a chvíli počkejte. Zkuste pokličku zvednout. Nepůjde to. Opět fyzika a podtlak, který se vytvořil.

Na podobném principu funguje i ten známý trik s vajíčkem na hniličku, které se „vcucne“ do láhve poté, co jste do ní hodili zapálenou sirku a hrdlo rychle přikryli oním vejcem, špičkou dolů. Hořící zápalka ohřeje vzduch v láhvi, vznikne vodní pára (a oxid uhličitý) a když sirka dohoří, ochladí se vzduch v láhvi a vznikne podtlak. Ten pak vejce vcucne do láhve.

Překvapivě právě proto také propichujete knedlíky, když je vyndáte z vařené vody. Při vaření se bubliny oxidu uhličitého zvětší, po vytažení knedlíku ven ochladí a zmenší se. Propíchnutím vpustíme díky podtlaku do bublin vzduch, a knedlík se tak nescvrkne.

• Poznámka: Ano, ze stejného důvodu (podtlak z důvodu rozdílných teplot) nejde otevřít lednice hned poté, co jste ji zavřeli.

Tím jsem si vybavil další problém, který mne trápil už dlouhou dobu. Jak to, že když venku panují čtyřicítky vedra, že se mi vejce na balkóně neuvaří natvrdo? Vskutku závažný problém, no uznejte. Odpověď souvisí s hustotou vzduchu. Ta je totiž téměř tisíckrát menší než hustota vody, a tím je daleko nižší i tepelná výměna. Proto bych vajíčko na rozpáleném balkónu „vařil“ několik hodin.

Když jsme u vajíček, asi znáte způsoby, jak odlišit vařené vejce od syrového nebo zjistit stáří vajíčka, ale jen pro jistotu je zopakuji – opět v tom hraje roli fyzika. Vařené vejce od syrového poznáme tak, že je postavíme třeba na lince na špičku a roztočíme. Vařené vejce se roztočí, protože všechny jeho součásti jsou v pevném stavu, syrové roztočit nejde, neboť tomu zabraňují neustále se přelévající tekutiny ve vejci.

Stáří vejce pak zjistíme vložením do vody. Čerstvá budou ležet vodorovně, čím starší vejce, tím více bude ve vodě „stát“. Pokud stojí úplně rovně, je tak měsíc a něco staré.

Na závěr už jen stručně pár dalších možných zajímavostí:

• Mikrovlny v mikrovlnné troubě směřují jen do určitých bodů. Aby došlo k rovnoměrnému ohřevu, musí se talíř otáčet. Zkuste otočnou desku odstranit a ohřát krajíc chleba bez otáčení. Bude připečený jen na určitých místech.
• Kapka vody na rozpáleném oleji prská proto, že tuk má mnohem vyšší teplotu, než je teplota varu vody. Proto voda začne prudce vřít a vymrští i kapky tuku z pánve. Z toho důvodu se radí nikdy nelít vodu na rozpálený olej.
• Kapka vody na horké plotně nebo pánvi „běhá“ a hned se nevypaří proto, že ji nadnáší polštář páry, jenž se z ní uvolňuje a zabraňuje dotyku s pánví. Říká se tomu Leindenfrostův jev.
• Tento princip můžete použít i při otevírání trouby, když použijete mokrou utěrku na horkou nádobu nebo pekáč, dokonce se můžete mokrou rukou dotknout rozpáleného jídla.
• A podobně si zkuste v mokrém papíru, který vytvarujete do tvaru misky, uvařit nad plamenem vodu. Povede to vám to, protože dokud bude papír mokrý, voda v misce ochlazuje papír pod jeho zápalnou teplotu. Voda se vaří při teplotě 100 °C, kancelářský papír hoří až při teplotě nad 250 °C.
• Při vaření vody v konvici se ozve v určité chvíli hučivý zvuk proto, že dno nádoby už má dostatečnou teplotu na odpařování vody, ale na povrchu ještě taková teplota není. Bublinky páry se pak na povrchu rychle smrští, a přitom vytvářejí tento hukot.
• Když posolíte nakrájenou bramboru či jinou zeleninu nebo maso, začnou se vytvářet kapičky vody. Jste svědky jevu zvaného osmóza.
• Osmózu můžete využít při vaření párků. Vložte je do teplé, nikoliv vařící vody, minutu počkejte a vypněte oheň. Přikryjte pokličkou. Párky během pěti až deseti minut dojdou (záleží na jejich velikosti a druhu) a osmoticky nasají potřebnou vodu, přičemž je ohřeje výše zmíněný přenos tepla.
• První Newtonův zákon využijeme při vyklepávání zbytku kečupu z láhve. Držte láhev svisle dolů a do dlaně, v níž ji držíte, poklepejte zespodu pěstí druhé ruky. Zespodu, prosím!
• Při přeměně surovin v jídlo (tedy vaření, pečení, smažení) vznikají molekuly uvolňující se do vzduchu. Důvod, proč jídlo voní po celém domě a okolí, se fyzikálně nazývá advekce, ale my, běžní lidé, tomu říkáme proudění vzduchu. K němu dochází, i když máte zavřená okna.

Tip redakce KalorickéTabulky.cz

Zkuste si zapisovat jídelníček do aplikace www.kaloricketabulky.cz. Je pro změnu to tak trochu matematika, ale počítat nemusíte vůbec nic. Vše za vás udělá naše aplikace. Mrkněte na videonávod.

30.4.2020 Jan Lipšanský Články, O kaloriích nevážně