¿Proporcionar más calor a una olla de agua hirviendo hace que esté más caliente?

Question

A veces mi mujer tiene una olla con agua 'hirviendo furiosamente'. El calor adicional (desperdiciado en mi opinión), ¿representa realmente alguna diferencia, aparte de reducir la cantidad de agua en la olla, lo que podría hacerse vertiendo un poco?

Answer 1

La conclusión es que, a efectos prácticos, subir la calefacción no cambiará nada. Sin embargo, hay que tener en cuenta algunos matices.

El agua hierve cuando el potencial químico del agua es igual al potencial químico del vapor de agua a la misma temperatura. Uno de los factores que determinan el potencial químico del vapor de agua es la presión, o más exactamente la presión parcial del vapor de agua en el aire.

Si tomamos un recipiente con agua a temperatura ambiente y lo colocamos en una cámara hermética, el agua se evapora hasta que la presión parcial del vapor de agua es de 0,03 atmósferas aproximadamente. Si se aumenta la temperatura a, por ejemplo, 50ºC, el potencial químico del agua aumenta, de modo que la presión parcial del vapor de agua aumenta hasta alcanzar las 0,12 atmósferas. Mientras la presión parcial del vapor de agua siga aumentando, el agua dejará de hervir.

Pero cuando se calienta agua al aire libre, la presión parcial del vapor de agua no puede aumentar por encima de 1 atmósfera, de modo que cuando la temperatura alcanza los 100ºC la presión parcial del vapor de agua ya no puede aumentar para impedir que el agua hierva, y calentar el agua más enérgicamente sólo provoca un aumento de la evaporación y no eleva la temperatura. La temperatura del agua permanece fija en 100ºC.

Sin embargo, esto supone que el agua y el vapor están en equilibrio, y en la vida real el sistema agua/vapor puede estar cerca del equilibrio, pero en realidad no estará en equilibrio. Es inevitable que sobrecalentamiento y la temperatura del agua puede superar ligeramente los 100ºC. Cuanto más enérgicamente se caliente el agua, mayor será el grado de recalentamiento y más alta la temperatura del agua.

Por tanto, al aumentar el gas, la temperatura del agua superará ligeramente los 100ºC. Sin embargo, estamos hablando de un aumento muy pequeño -unos pocos grados como máximo- y es poco probable que esto suponga una diferencia significativa en el tiempo de cocción. De ahí mi comentario inicial de que, a efectos prácticos, aumentar la temperatura no supondrá ninguna diferencia.

Answer 2

El agua no va a tener una temperatura significativamente superior a 100° C, incluso si rellenas el gas (o lo que sea).

Pero si no hay sólo agua, el resultado final puede ser diferente. Por ejemplo, en un arroz Pilaf (como una Paella) es muy importante cronometrar la cosa para que el caldo se "termine" justo cuando el arroz está cocido --- y no quieres removerlo físicamente porque tiene que liberar los sabores al arroz. Así que la cantidad de calor tendrá un efecto aquí.

Answer 3

Aportar calor al agua hirviendo no aumenta su temperatura. La temperatura de ebullición del agua es de aproximadamente $100^\circ$ C (a nivel del mar e inferior en altitudes superiores) y el calor añadido al agua hirviendo (el término técnico para esto es Calor Latente) sólo hará que las moléculas de agua en fase líquida pasen a fase gaseosa. Sin embargo, si se quiere mantener la cacerola y el agua a $100^\circ$ C, entonces hay que proporcionar calor constantemente, de lo contrario la olla y el agua se enfriarían a temperatura ambiente. Por lo tanto, si la única razón es deshacerse del agua, hervir es un derroche de energía.

Answer 4

Yo diría que, de hecho, se puede reducir el tiempo de cocción de un artículo con una masa no despreciable (hablaremos de ello más adelante) de forma significativa subiendo el fuego. Cuando el agua empieza a hervir, empieza a moverse con respecto al objeto cocinado, lo que significa que la transferencia de calor del agua al objeto puede aumentar drásticamente (convección forzada frente a convección/conducción natural) con la misma diferencia de temperatura entre el agua y el objeto. Al aumentar la temperatura, se evapora más agua y, por lo tanto, aumenta la velocidad de movimiento del agua, lo que provoca más convección y más transferencia de calor al objeto, a pesar de que el agua esté prácticamente a la misma temperatura.

Esto supone que el objeto no alcanza rápidamente la temperatura del agua (momento en el que cesa la transferencia de calor). Es posible que los espaguetis lo hagan en segundos, pero si fueras a hervir, por ejemplo, un pollo, podrías reducir sustancialmente el tiempo para que el centro alcance la temperatura deseada.

Esto es análogo a aumentar la velocidad de un ventilador que utiliza aire a temperatura ambiente para enfriar un trozo de metal caliente: la temperatura ambiente se mantiene igual, pero la transferencia de calor aumenta, lo que hace que la temperatura del metal descienda más rápidamente.

Answer 5

Como la mayor parte del agua está siendo enfriada por el ambiente, el agua a 100ºC sólo estará en el fondo del recipiente. Aumentar el calor realmente marcará la diferencia, ya que el agua del fondo hervirá más rápido y transferirá más calor al agua fría de arriba, antes de ser enfriada por la temperatura ambiente.