¿Colocar una tapa en una olla afecta la velocidad de ebullición?

Question

En el tema de la cocina, alguien una vez me dijo "Si tienes demasiada agua en tu olla después de cocinar un platillo, simplemente sube el fuego y déjala hervir sin tapa durante unos minutos".

Ahora he pensado en esto, y hasta donde puedo ver, no debería importar si hay tapa o no. En ambas situaciones, la olla se mantendrá a la misma temperatura (alrededor de 100 grados Celsius), y por lo tanto la cantidad de energía calorífica que entra en la olla será la misma. La tapa puede causar que algunas gotas de agua se condensen y caigan de nuevo, pero también atrapa el calor y resulta en una tasa de ebullición más alta dentro de la olla - pero la cantidad de agua que sale de la olla como vapor no debería cambiar.

Entonces, por ese razonamiento, parece que no importa. ¿O sí importa?

EDITAR: Por favor, ten en cuenta que no estoy hablando del tiempo que tarda el agua en alcanzar su punto de ebullición; estoy hablando de la tasa de vapor de agua que sale de la olla cuando está hirviendo.

Answer 1

Cuando cocinas, mantener la tapa en una olla hace algunas cosas si lo piensas:

1. disminuye la circulación del aire significativamente para que el aire en la olla se mantenga más caliente, esto cocina la comida más rápido.
2. si está ajustada, debería aumentar la presión del aire.*
3. La tapa de la olla atrapa la condensación, por lo que devolverá el agua a lo que estás cocinando. Eso, creo, es el efecto más grande.

No puedo probar eso con ciencia, es solo mi observación. Cocino mucho. A menudo, cuando levanto la tapa de un guiso o caldo, la tapa está húmeda y goteando. Curiosamente, lo que esto significa es que el agua llegará a hervir más rápido con la tapa puesta, pero se evaporará más rápido con la tapa quitada.

* En relación a la presión del aire: Me cuesta creer que, a menos que sea una olla a presión, esto sería un aumento significativo, ya que la presión del aire es de 14.4 libras por pulgada cuadrada y ¿cuánto pesa en promedio una tapa? - ¿una libra? Pero también podría haber una pequeña disminución en la presión (creo), similar a la elevación del papel de Bernoulli.

La ebullición del agua crea una dirección del viento de gran medida de lo que estás cocinando a través de la olla y esa dirección del viento debería disminuir la presión del aire, pero ese efecto también probablemente sería pequeño. Quizás, el punto de ebullición - sin tapa podría ser 98 grados C y con tapa, 101 grados C - eso es una estimación, pero no debería ser una diferencia enorme, creo yo.

Answer 2

Este es el tipo de pregunta que se responde fácilmente al hacer la actividad en cuestión en lugar de simplemente mirarla y rascarse la cabeza. Y cuando realmente calientas el agua, descubrirás que sí, el tiempo para pasar de la temperatura ambiente (por ejemplo) a hervir es más corto con la tapa puesta en la olla - y notablemente más corto - que sin ella.

Además, cuando haces esto con una tapa que no encaja perfectamente sino que simplemente descansa en el borde de la sartén, verás lo mucho más fácil que es girar la tapa cuando el agua está hirviendo. Durante la ebullición verás (y escucharás) cómo la tapa hace ruido al subir ligeramente y caer de nuevo. El vapor realiza trabajo mecánico para levantar la tapa. Ahora echa un vistazo a James Watt.

Answer 3

El truco está en la temperatura de la olla.

Como sabes, la evaporación no requiere hervir a 100°C: de lo contrario, las toallas solo se secarían en un horno, y hasta donde yo sé, nadie seca toallas en sus hornos. En cambio, depende de la presión parcial de vapor de agua cerca de la superficie del agua (como mencionó Hot Licks).

• Si la tapa está puesta en la olla, la presión parcial de vapor de agua bajo la tapa es aproximadamente igual a la presión atmosférica (ligeramente más alta).
• Si se quita la tapa, la presión parcial de vapor de agua sobre el agua es aproximadamente igual a la presión parcial en tu cocina (especialmente si tienes un flujo constante de aire 'fresco').
• Con una presión parcial de vapor de agua más baja, el líquido comenzará a evaporarse más fácilmente. Esto reducirá significativamente la temperatura del agua evaporada: ¡la entalpía de evaporación es órdenes de magnitud mayor que la capacidad calorífica del agua!
• Con una temperatura más baja, tanto las pérdidas de calor debido a la convección como la evaporación en las paredes de la sartén disminuirán, y la fuente de calor podrá transferir el calor de manera más eficiente.

Entonces, básicamente, con una tapa, la evaporación es 'el último recurso' para mantener el agua a 100°C, si la pérdida de calor 'normal' no puede manejar todo el calor entrante; sin tapa, la evaporación se convierte en la principal forma de perder el calor entrante.

Aunque, por supuesto, desafío al OP a verificar esto con experimentos, que es, después de todo, el núcleo de la ciencia. ¿Quién sabe si esto es solo una leyenda urbana, y tu agua se evaporará más rápido con una tapa?

Answer 4

En cuanto a cocinar, alguien una vez me dijo "si tienes demasiada agua en la olla después de cocinar un plato, simplemente aumenta el fuego y déjalo hervir sin tapa durante unos minutos".

Esa persona tenía toda la razón. Hay varias maneras de engañar y espesar rápidamente una salsa, pero (a) esto es hacer trampa, y (b) la salsa no sabe tan bien. Reducir la salsa es lo que hacen los mejores cocineros.

Saber cuándo y cuándo no (y cómo y cómo no) usar una tapa es la Cocina 101. Presumiblemente puedes cocinar arroz. ¿Nunca cocinarías arroz sin tapa, verdad? (En realidad, se puede cocinar arroz sin tapa, pero esto va más allá de la Cocina 101).

Saber cómo reducir adecuadamente una salsa está un poco más allá de la Cocina 101. Básicamente, subes el fuego y mezclas. Mezcla frecuentemente.

Entonces, por esa razón parece que no importa. ¿O sí?

A modo de analogía, supongamos que vas a un hotel o visitas a un amigo en el norte que cree que 60 grados Fahrenheit (15 grados Celsius) es una temperatura agradable para dormir. ¿Vas a usar una manta, o dirás que no importa y duermes sin nada? ¿O sí importa? Esa es una pregunta retórica. Por supuesto que importa.

Importa aún más en la cocina.

Actualización

La razón por la que usar una tapa (o no) importa más en la cocina es doble. Lo veré en el contexto de la pregunta planteada en el título del hilo,

¿Colocar una tapa en una olla afecta la velocidad de ebullición?

Nota: esta es la pregunta incorrecta con respecto al cuerpo de la pregunta. Llegaré a eso más tarde. La respuesta a la pregunta planteada en el título de la pregunta es "sí".

Algunas respuestas han planteado que la tapa eleva el punto de ebullición. Este efecto es marginal. La ecuación Clausius-Clapeyron describe la relación entre la presión, la temperatura y la presión de vaporización de un líquido:

$$\frac{d\ln p}{dT} = \frac {\Delta H_\text{vap}}{RT^2}$$

Al nivel del mar, el agua hierve a 373.15 K y tiene un calor de evaporación de 40.657 kJ/mol a esa temperatura. La linealización de la ecuación Clausius-Clapeyron produce un aumento de 0.2848 Kelvin en el punto de ebullición por cada aumento del uno por ciento en la presión. A menos que se use una tapa sujetada con abrazaderas, este es un efecto pequeño. Una tapa fuerte puede elevar la presión dentro de la olla por unas pocas fracciones de un por ciento. Este es, en el mejor de los casos, un efecto secundario pequeño del uso de una tapa.

Los efectos principales de usar una tapa son reducir drásticamente la transferencia de calor por convección del vapor al ambiente y reducir drásticamente la vaporización del agua. Con todas las demás cosas iguales (misma olla, misma configuración de calor, misma cantidad de agua), una olla hirviendo cubierta con una tapa tendrá una velocidad de ebullición más alta que una olla hirviendo descubierta. Parte del calor suministrado a la olla descubierta se destina a contrarrestar la tasa de transferencia de calor aumentada debido a la vaporización y convección.

Puedes ver este efecto si tienes ollas con tapas de vidrio. Cubre la olla, lleva un poco de agua a hervir vigorosamente y quita la tapa. La tasa de ebullición disminuirá una vez que se retire la tapa. Si reduces el calor a un hervor lento antes de quitar la tapa, el efecto es aún más dramático: el agua deja de hervir. Otra forma de ver estos efectos es cronometrar cuánto tiempo tarda en hervir una olla cubierta versus una descubierta.

He mencionado anteriormente que esta es la pregunta equivocada. El consejo dado al preguntante no era acerca de la velocidad de ebullición. Era sobre aumentar la tasa de evaporación para un plato que tiene un poco de líquido en exceso al final de la cocción. Presumiblemente, el consejo era para un plato cocinado a un hervor lento. Muy poco vapor de agua escapa de la olla o sartén mientras está cubierta. La mayor parte del vapor de agua creado por el hervor se condensa en el interior de la tapa y pronto vuelve al plato. El gas debajo de la tapa es principalmente vapor de agua cerca del punto de ebullición. Hay muy poca evaporación de los alimentos.

Quitar la tapa expone los alimentos a un aire con una humedad absoluta mucho más baja. Toda la superficie se evapora y el vapor se lleva rápidamente. Suponiendo que no haya cambios en el control de temperatura, la tasa a la que el agua escapa aumenta significativamente aunque la tasa de ebullición haya disminuido.

Ten en cuenta que el mismo consejo dado al preguntante se dio aquí en el sitio de cocina exchange.

Answer 5

Si quieres ser técnico, echa un vistazo a las tablas de vapor como las que se encuentran en: http://www.engineeringtoolbox.com/saturated-steam-properties-d_273.html

Poner la tapa en la olla aumentará ligeramente la presión dentro de la olla, por lo tanto, el punto de ebullición se elevará. El vapor generado estará bajo una presión algo más alta. Cuando esto sucede, el calor latente necesario para generar una libra de vapor disminuirá. Esto significa que realmente generarás más libras de vapor con la misma cantidad de calor en el punto de ebullición. Pero se necesitará más calor para elevar la temperatura del agua al punto de ebullición, lo que compensa el menor requisito de calor latente. Por lo tanto, parece que realmente generarías menos vapor con la tapa puesta, a menos que subas la presión y la temperatura extremadamente alto, entonces las cosas cambian drásticamente. Pero eso es otro tema.

Con ollas normales, creo que cualquier diferencia es insignificante. Las ollas a presión, por otro lado, cocinan alimentos más rápido debido a la temperatura más alta (punto de ebullición) dentro de la olla. Por supuesto, cuando la temperatura dentro de la olla es más alta, menos calor ingresará a la olla debido a la menor diferencia de temperatura entre la llama y la olla.

También me han dicho que nunca se debe mirar una olla o de lo contrario no hervirá.