Теплопередача и кулинария. Излучение.
Увы, 38.5 повалили меня напрочь, так что после перерыва, но закончим таки сегодня разбираться в способах передачи тепла.
Я благодарю за консультацию моего друга Илью Котофеева.
Бтв, моя книга о модернисткой кулинарии вышла в официальную продажу, заказать можно здесь:
manager@moleculares.ru
+7 (916) 116-98-05
Предыдущие части:
Конвекция;
Теплопроводность.
Последняя часть из цикла о теплопередаче в кулинарии. Чуть менее понятная интуитивно, но очень важная с практической точки зрения, так что я постараюсь объяснить.
Излучение - явление испускания и распространения энергии в виде электромагнитных волн. Напомню, что при теплопроводности энергия передается контактным способом от частицы к частице без переноса вещества, а при конвекции - струями газа и жидкости путем переноса вещества. Излучение примечательно тем, что возможно в вакууме. В реальной жизни мы часто сталкиваемся с ним: это Солнце, люди, животные, костер и т. д. Все окружающие нас предметы в определенной мере излучают тепло (и поглощают его). В кулинарии мы сталкиваемся с излучением, когда используем микроволновые печи, бройлеры и угольные грили. Типы излучения, с которыми сталкиваются повара в своей деятельности, обычно невидимы для человеческого глаза, чаще всего это микроволновое и инфракрасное излучения.
Важно (и не только для кулинарии) помнить, что излучение, достигая других тел, частично отражается, частично поглощается. Та часть, что была поглощена, влияет на изменение температуры (нагрев). При повышении температуры излучение увеличивается.
Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые/зеркальные (и лучше излучают). Это особенно хорошо понимают те, кто работают с грилем. Если боковые стенки гриля черные (обычно это так и есть), его эффективность значительно снижается. Поэтому многие повара идут на различные ухищрения, например, застилают стенки гриля фольгой. В принципе, можно и купить гриль со светлыми стенками, но содержать его в идеальной чистоте довольно сложно, а без этого весь смысл такого гриля пропадает. Также и хорошие теппаны имеют блестящее покрытие, которое излучает меньше тепла, соответственно, эффективность готовки повышается.
Самое главное, что нужно запомнить про излучение - оно невероятно эффективно переносит тепло при высоких температурах.
Абсолютно черное тело - физическое тело, которое при любой температуре полностью поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение независимо от длины волны .
Суммарная мощность излучения определяется законом Стефана-Больцмана:
где u - плотность излучения,
T - температура абсолютно черного тела,
σ - постоянная Стефана-Больцмана.
Из этой формулы становится понятно, что суммарная мощность излучения пропорциональна четвертой степени температуры. А если сказать проще, то когда температура увеличивается в два раза, мощность излучения поднимается в 16 раз, когда утраивается - в 81 раз!
Если вы готовите в духовке при температуре 200°C (473К) или ниже, большая часть тепла передается путем конвекции. Однако при температуре 400°C (673К) тепло передается, в значительной степени, благодаря излучению. При 800°C (1073К) - почти полностью излучением. Как вы понимаете, в бытовых духовках таких температур в принципе не бывает.
Вот почему вы не можете приготовить дома такую же пиццу, как в дровяной печи. Это удивительное знание помогает понять непреодолимую и принципиальную разницу между бытовой духовкой и дровяной печью, между плитой и угольным грилем и т. д.
Интенсивность излучения подчиняется закону обратных квадратов. Иными словами, Интенсивность электромагнитной волны обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Многие, кто работает с грилем, интуитивно понимают это. В практическом смысле все немного сложней, чем в теории, поскольку грили и бройлеры не являются точками, а обычно представляют из себя стержни, линии, плоскости. Но это обсудим как-нибудь в другой раз, когда будем говорить о грилях.