Puse una olla de agua en el horno a $\mathrm{500^\circ F}$ ( $\mathrm{260^\circ C}$ , $\mathrm{533 K}$ ). Con el tiempo, la mayor parte del agua se evaporó, pero nunca llegó a hervir. ¿Por qué no hierve?
El "roiling boil" es un mecanismo para trasladar el calor del fondo de la olla a la parte superior. Se ve en la cocina porque la mayor parte del calor entra en el líquido desde una superficie sobrecalentada debajo de la olla. Pero en un horno de convección, el hecho de que el calor entre desde arriba, desde abajo o desde ambos depende por igual de la cantidad de material que se esté cocinando y de la conductividad térmica de su recipiente.
Tuve una discusión sobre esto hace quince años que resolví con un gran experimento de cocina. Puse cantidades iguales de agua en una sartén negra de hierro fundido y en una fuente de vidrio con áreas horizontales similares, y las metí en el mismo horno. (El vidrio es un aislante térmico bastante bueno; las conductividades térmicas relativas y las capacidades térmicas del aluminio, el acero inoxidable y el hierro fundido me sorprenden cada vez que las busco). Al cabo de un tiempo, el agua de la sartén de hierro hervía a borbotones, pero el agua del vaso estaba totalmente inmóvil. Una ligera inclinación del plato de cristal, de modo que el agua tocara una superficie seca, se encontró con un vigoroso chisporroteo: el agua mantenía la temperatura del cristal por debajo del punto de ebullición donde había contacto, pero no podía hacer lo mismo con el hierro.
Cuando saqué las dos sartenes del horno, a la sartén de cristal le faltaba aproximadamente la mitad de agua que a la sartén de hierro. Interpreté que esto significaba que la ebullición se había producido sólo en la superficie superior de la cacerola de cristal, pero en las superficies superior e inferior de la sartén de hierro.
Tenga en cuenta que es totalmente posible para conseguir un hervor burbujeante de una fuente de vidrio aislante en un horno caliente; las burbujas son la forma de saber cuando la lasaña está lista.
(Un comentarista me recuerda que utilicé el elemento de "asar" en la parte superior del horno en lugar del elemento de "hornear" en la parte inferior del horno, para aumentar el grado en que el calor venía "de arriba". Probablemente por eso elegí el hierro fundido negro, era para captar más el calor radiante).
Si tiene un horno que le permita ajustar el calor desde arriba y desde abajo por separado, podría probar con el calor desde abajo al máximo y ninguno desde arriba. Eso también debería crear un "hervor", si el calor es suficiente.
Yo interpretaría su experimento así: El agua a mayor profundidad de un recipiente de vidrio nunca alcanza la temperatura de ebullición, aunque el exterior sea >100 deg. C. Esto implica refrigeración desde el interior que sólo puede efectuarse por convección (razón por la cual la Lasaña no convectiva hace burbuja). Sin embargo, la única zona que puede expulsar el exceso de calor es la superficie superior. Esto significa que la evaporación mantiene la superficie del agua muy por debajo de los 100 grados. ¡C! Nunca "hierve", ni siquiera en la parte superior. El agua "fría" de la superficie se hunde en el fondo, donde se calienta y vuelve a subir...
@Peter-ReinstateMonica La evaporación del agua no la enfría. La evaporación sólo hace que el agua se mantenga a 100 grados, no baja su temperatura. Es decir, cuando el agua sólo se evapora por la parte superior, como en el recipiente de cristal, entonces sólo el agua de la parte superior está a 100 grados, el resto tiene una temperatura más baja. Por lo tanto, no hay ningún incentivo para que el agua circule.
El agua no se evaporó. Hervía. Si pudieras mirar de cerca el agua en la olla en el horno, verías pequeñas burbujas subiendo dentro del líquido, lo que indicaría que está hirviendo. Pero no necesariamente se observaría lo que a veces se denomina "ebullición rodante", es decir, grandes burbujas que se elevan en el agua y que indican un alto grado de ebullición.
La velocidad de ebullición es más rápida cuando la tasa de transferencia de calor al agua es mayor, como cuando se hierve agua en una estufa a fuego alto. La tasa de transferencia de calor en el horno, cuando se pone a cocer, es mucho más lenta porque la transferencia de calor se produce principalmente por convección (contacto con el aire en movimiento natural) en lugar de por conducción (contacto con una superficie sólida a alta temperatura), que es una tasa generalmente más alta.
La evaporación es un fenómeno diferente que se produce a temperaturas inferiores al punto de ebullición y se produce sólo en la superficie del líquido.
Los comentarios no son para ampliar la discusión; esta conversación ha sido trasladado al chat .
El agua hierve tanto en el horno como en la cocina. Pero a una se le llama cocer a fuego lento y a la otra hervir. Lo que preguntas es el efecto visual que se llama hervor rodante, y tu pregunta es básicamente por qué ocurre en la estufa y no en el horno.
La respuesta es que el horno calienta la olla de metal a un nivel más bajo, ni siquiera cercano al del aire $\mathrm{500^\circ F}$ en su caso por contacto directo con el aire, mientras que la estufa es capaz (por contacto directo con el fuego) de calentar la olla de metal a unos $\mathrm{900^\circ F}$ , lo que provoca una ebullición más rápida y el efecto de la ebullición rodante visible.
La respuesta corta es que hierve, pero lo hace de forma diferente porque o bien se trata de la evaporación de una superficie líquida a baja temperatura o " evaporación a granel ", es decir, la ebullición, debido al gradiente de temperatura. Ahora, debido a que el horno calienta más o menos uniformemente, todos los lados de la olla se calientan igual, eliminando así el claro gradiente de temperatura. Sin un gradiente de temperatura, la evaporación a granel "fuertemente visual" es imposible. Además, en el horno, el aire se calienta a un alto grado, produciendo así una mayor presión a las moléculas de vapor de agua que escapan, por lo que el agua se convierte en un poco sobrecalentado que puede elevar un poco el punto de ebullición del agua. Esta es la segunda razón por la que no se ven los efectos de ebullición estándar como con el hervidor de agua.
También sería prudente considerar el entorno del propio horno. La "atmósfera" del horno ya está a una temperatura superior a los 100°C y esto significa que el agua del "aire" está en estado gaseoso. Como el agua se evapora en la superficie a temperaturas nominalmente > 40°C, esto significaría que el vapor de agua es absorbido "inmediatamente" al estado gaseoso (inmediatamente en el sentido de que la transferencia de energía se produce muy rápidamente debido a la energía molecular) y el agua restante está enfriando nominalmente la superficie del recipiente a través de la convección térmica. Creo que esto es termodinámica en acción :)
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
5 votos
¿Era una olla antiadherente? La ebullición se produce más fácilmente cuando hay lugares "puntiagudos" para iniciar la nucleación de las burbujas