שמתי סיר מים בתנור ב $ \ mathrm {500 ^ \ circ F} $ ( $\ mathrm {260 ^ \ circ C} $ , $ \ mathrm {533 K} $ ).עם הזמן רוב המים התאדו אבל הם מעולם לא רותחים.מדוע זה לא רותח?
"הרתיחה הגועשת" היא מנגנון להעברת חום מתחתית הסיר למעלה. אתה רואה את זה על הכיריים מכיוון שרוב החום בדרך כלל נכנס לנוזל ממשטח מחומם במיוחד מתחת לסיר. אבל בתנור הסעה, בין אם החום נכנס מלמעלה, מלמטה או משניהם תלוי באותה מידה בכמות החומר שאתה מבשל ובמוליכות התרמית של מיכלו.
ניהלתי ויכוח על כך לפני חמש עשרה שנה שקבעתי עם ניסוי גדול במטבח. שמתי כמויות שוות של מים במחבת ברזל יצוק שחור ותבנית אפייה מזכוכית עם אזורים אופקיים דומים, והכנסתי לאותו תנור. (זכוכית היא בידוד תרמי טוב למדי; המוליכות התרמית היחסית ויכולות החום של אלומיניום, נירוסטה וברזל יצוק מפתיעים אותי בכל פעם שאני מחפש אותם.) לאחר זמן מה, מים במחבת הברזל רותחים כמו באסטרס, אבל המים בכוס היו דוממים לגמרי. הטיה קלה של צלחת הזכוכית, כך שהמים נגעו במשטח יבש, נתקלה בנחיש נמרץ: המים שמרו על טמפרטורת הזכוכית מתחת לנקודת הרתיחה בה היה מגע, אך לא יכלו לעשות את אותו הדבר גם עבור הברזל. .
כששלפתי את שתי התבניות מהתנור, חסרו בכוס הזכוכית כמחצית מים כמו מחבת הברזל. פירשתי את פירושו של דבר שהרתחה התרחשה מן המשטח העליון בלבד של תבנית הזכוכית, אלא מן המשטח העליון והתחתון של מחבת הברזל.
שים לב ש אפשרי לגמרי להשיג רתיחה מבעבעת מכלי זכוכית מבודדים בתנור חם; הבועות הן איך שאתה יודע מתי הלזניה מוכנה.
(מגיב מזכיר לי שהשתמשתי באלמנט ה"ברוילר "בחלק העליון של התנור ולא באלמנט ה"אפייה" בתחתית התנור, כדי להגדיל את המידה בה הגיע החום "מלמעלה." זו כנראה הסיבה שבחרתי בברזל יצוק שחור, היה לתפוס יותר מהחום הקורן.)
המים לא התאדו.זה רתח.אם היית יכול להסתכל מקרוב על המים שבסיר בתנור היית רואה בועות קטנות עולות בתוך הנוזל, מה שיעיד על רתיחה.אך לא בהכרח היית מתבונן במה שמכונה לפעמים "רתיחה מתגלגלת, כלומר בועות גדולות העולות במים המצביעות על קצב רתיחה גבוה.
אתה מקבל קצב רתיחה מהיר יותר כאשר קצב העברת החום למים גבוה יותר, כמו כאשר אתה מרתיח מים על גבי טווח עליון שמוגדר בחום גבוה.קצב העברת החום בתנור כאשר הוא מוגדר לאפייה הוא איטי בהרבה מכיוון שמדובר בהעברת חום בעיקר על ידי הסעה (מגע עם אוויר הנע באופן טבעי) לעומת הולכה (מגע עם משטח מוצק בטמפרטורה גבוהה), שהוא שיעור גבוה יותר בדרך כלל.
אידוי הוא תופעה שונה המתרחשת בטמפרטורות נמוכות מנקודת הרתיחה ומתרחשת רק על פני הנוזל.
מים רותחים גם בתנור וגם בכיריים.אבל לאחד קוראים רתיחה והשני נקרא רתיחה מתגלגלת.מה שאתה שואל הוא האפקט הוויזואלי שנקרא רתיחה מתגלגלת, והשאלה שלך היא בעצם מדוע זה קורה בכיריים ולא בתנור.
התשובה היא שהתנור מחמם את סיר המתכת לרמה נמוכה יותר, אפילו לא קרוב ל $ \ mathrm {500 ^ \ circ F} $ של האוויר.במקרה שלך באמצעות מגע ישיר עם האוויר, ואילו הכיריים מסוגלות (באמצעות מגע ישיר לאש) לחמם את סיר המתכת לסביבות $ \ mathrm {900 ^ \ circ F}$ , מה שמוביל לרתיחה מהירה יותר ולהשפעת רתיחת הגלגול הנראית לעין.
התשובה הקצרה היא שהוא רותח, אך הוא רותח אחרת מכיוון שהוא או אידוי ממשטח נוזלי בטמפרטורה נמוכה או " אידוי בתפזורת " aka.רותח, בגלל שיפוע הטמפרטורה.עכשיו מכיוון שהתנור מתחמם באופן אחיד פחות או יותר כל דפנות הסיר מחוממות אותו הדבר, ובכך מבטל שיפוע טמפרטורה ברור.ללא שיפוע טמפרטורה אידוי בתפזורת "חזותית חזקה" אינו אפשרי.חוץ מזה בתנור האוויר מחומם במידה רבה, וכך נוצר לחץ גבוה יותר למולקולות אדי מים בורחות, כך שהמים הופכים להיות מעט מחוממים במיוחד, מה שעלול להעלות מעט את נקודת הרתיחה של המים.זו סיבה שנייה מדוע אינך רואה אפקטים של רתיחה סטנדרטיים כמו בקומקום רותח.
זה יכול להיות גם זהיר להתחשב בסביבה של התנור עצמו.ה"אטמוספירה "בתנור כבר נמצאת בטמפרטורה > 100 מעלות צלזיוס ומשמעות הדבר היא שהמים ב"אוויר" נמצאים במצב גזי.כאשר המים מתאדים על פני השטח בטמפרטורות נומינליות > 40 מעלות צלזיוס, פירוש הדבר הוא כי אדי המים נבלעים "באופן מיידי" למצב הגזי (מיד במובן זה שהעברת האנרגיה מתרחשת מהר מאוד בגלל האנרגיה המולקולרית)מים מקררים באופן סמלי את פני הכלי באמצעות הסעה תרמית.אני מאמין שזו תרמו-דינמיקה בפעולה :)
אם אתה כולל 'מיקרוגל' בתנורי ה- OP, המים במיכלי הזכוכית רותחים לאורך כל נפחם, ולא רק על פני השטח, מה שמעיד על מחסומי העברת חום בתנורים קונבנציונליים.