Pourquoi l'huile transfère-t-elle la chaleur aux aliments plus progressivement que l'eau?

En travaillant sur les devoirs de la semaine 2 du cours Edx de Harvardx, SPU27x Science & Cooking: De la Haute Cuisine à la science de la matière molle, je suis tombé sur cette question:

La différence dans les chaleurs spécifiques pour l'eau et l'huile est importante pour la cuisson. Par exemple, l'huile chauffe plus vite et vous risquez moins de trop cuire les aliments si vous les faites cuire dans l'huile que dans l'eau. Expliquez brièvement ces observations en utilisant les idées scientifiques de cette semaine.

On nous demande d'écrire une brève réponse, et après l'avoir soumise, on nous donne une grille de notation et on nous demande de faire une auto-évaluation. Voici ma réponse:

S'il est vrai que l'huile chauffe plus vite que l'eau en raison de sa capacité thermique spécifique inférieure, il n'est pas vrai que les aliments sont moins susceptibles d'être trop cuits que l'eau. Le point d'ébullition de l'huile est généralement beaucoup plus élevé que celui de l'eau (environ 250-350 degrés Celsius par rapport à 100 degrés Celsius). Cela signifie que lors de la cuisson des aliments dans l'huile, il est très probable que vos aliments atteignent des températures beaucoup plus élevées que s'ils étaient cuits à l'eau. Sachant que la température d'un liquide reste constante au point d'ébullition, les aliments cuits dans l'eau ne dépasseront jamais 100 degrés Celsius, vous êtes donc moins susceptible de brûler des aliments dans l'eau que si vous deviez cuisiner dans l'huile, car les réactions qui entraînent des brûlures ne se produisent pas à cette température, mais se produisent au point d'ébullition des huiles.

et la rubrique qui nous est donnée déclare:

Une réponse complète contient au moins deux des idées suivantes:

• Le pétrole a une chaleur spécifique inférieure à celle de l'eau.
• Le pétrole peut être chauffé à des températures élevées avec un apport d'énergie relativement plus faible que l'eau.
• À une température fixe, l'huile transfère la chaleur plus progressivement aux aliments que l'eau à la même température.
• Sous forme liquide, l'huile peut être chauffée à une température plus élevée que l'eau.

Vous pouvez utiliser des mots différents pour exprimer ces concepts, alors jugez votre réponse en fonction de la signification de votre réponse, plutôt que de vous attendre à ce que votre formulation corresponde exactement à cela.

Il semble donc que ma réponse soit très différente de la réponse suggérée. En particulier, je suis confus que la réponse fournie n'indique pas explicitement s'il est vrai que les aliments sont moins susceptibles de trop cuire dans l'huile. Je ne sais pas non plus pourquoi le pétrole transfère la chaleur plus progressivement aux aliments que l'eau.

J'apprécierais vraiment que quelqu'un clarifie mes questions et me donne également des commentaires sur ma réponse.

Premièrement, je ne pense pas que la question que vous posez soit bien écrite (votre question sur cette question est meilleure). Nous ne bénéficions pas du contexte du cours, mais seule cette question semble mauvaise. L'expression «vous êtes moins susceptible de trop cuire les aliments» est problématique parce que les techniques de cuisson avec de l'huile et de l'eau sont assez différentes, comme on pourrait s'y attendre en fonction des chaleurs et des points d'ébullition spécifiques. Bien que l'huile puisse transférer moins de chaleur sur une période de temps fixe à la même température que l'eau, il est peu probable que vous ayez l'huile et l'eau à la même température. Vous ne cuisinez tout simplement pas avec de l'huile et de l'eau de la même manière.

Dans la question et la réponse d'origine, le terme de cuisson excessive semble faire référence à la température centrale de l'aliment. Votre réponse considère la cuisson excessive comme une combustion, ce qui n'est pas la même chose. Peut-être pensent-ils au cas où votre steak ne sera pas bien cuit (trop cuit) avant de remarquer que l'extérieur est désagréablement carbonisé lorsque vous le faites frire dans de l'huile, mais faire bouillir le steak peut entraîner un produit bien cuit dans le passé sans indication visuelle.

Overcook est un peu idiot. Cela dépend du temps, de la température et du taux de transfert de chaleur.

La déclaration selon laquelle vous obtiendrez un transfert auditif plus élevé dans l'eau que dans le pétrole à la même température est un peu faible pour moi. Oui, l'huile refroidit (perd de la température) plus rapidement au contact de la surface plus froide des aliments par rapport à l'eau en raison d'une chaleur spécifique plus faible. Mais c'est un fluide et la température sera assez constante. Cette molécule d'huile sera rapidement remplacée par une autre molécule. La viscosité affecterait la vitesse de mélange. Même en contact, la molécule d'huile recevra de la chaleur des molécules qui se trouvent derrière. Je reçois une chaleur spécifique est un facteur ici, mais je ne suis pas convaincu que c'est assez d'un facteur à mesurer. Je leur dirais ce qu'ils veulent entendre.

Ce serait assez facile à mesurer. Obtenez un pot d'eau et un pot d'huile chacun à 180 F. Refroidissez deux thermomètres dans le même verre d'eau. Placer dans des pots et voir lequel atteint 180 F en premier. Inversez ensuite les deux thermomètres.

Je vais continuer de dire que la question est mal formulée / mal libellée. EDIT: OK, reformulation, gêné pour un diplôme de physique pour déformer la chaleur spécifique.

Sur la partie chaleur spécifique de la question, la chaleur spécifique des huiles végétales est environ la moitié de celle de l'eau. Cela signifie qu'il faut environ deux fois plus d'énergie pour élever l'eau à la température du même nombre de degrés que l'huile, ou qu'elle en libère deux fois plus dans les aliments pour la réduire de la même quantité. En effet, cela signifie que l'eau, à la même température, a le double de l'énergie de cuisson que l'huile, donc à la même température va cuire les aliments plus rapidement et pourrait être plus sujette à la sur-cuisson sans ajouter d'énergie. Mais la cuisson se fait rarement en utilisant de l'huile ou de l'eau comme réservoir de chaleur, elle se fait en ajoutant continuellement de l'énergie au milieu pour essayer de maintenir une température quelque peu constante.

La chaleur spécifique inférieure de l'huile signifie qu'il est plus facile de chauffer ou de refroidir que l'eau, ce qui rend plus efficace le transfert d'énergie d'une source de chaleur ou de sa réserve vers un autre objet, il devrait donc simplement cuire plus rapidement que l'eau. Pour la perspective, en chiffres très arrondis, la chaleur spécifique de l'eau est un peu plus de 4, nous allons ignorer les unités, elles sont ennuyeuses mais c'est la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un poids d'eau de 1 degré. L'huile végétale est d'environ 2. Le cuivre, efficace au souper, est de 0,385. Plus le nombre est petit, meilleur est le transfert de chaleur.

La friture à haute température que je n'admets pas est moins susceptible de trop cuire les aliments, sauf si de mauvais éléments chauffants et un petit réservoir sont utilisés qui ne peuvent pas maintenir la température. Il aura cependant tendance à trop cuire d'une manière différente, brûlant l'extérieur tout en conservant un peu d'humidité, tandis que trop cuire dans l'eau dessèchera simplement les viandes. Mais je devrai être en désaccord avec l'affirmation fondamentale de la question.

Je pense que le problème est que vous comparez la friture, qui utilise des températures plus élevées à l'ébullition ou au mijotage, qui utilise des températures plus basses, en raison du point d'ébullition beaucoup plus bas de l'eau.

Si cela veut être répondu dans un contexte de cuisson, on pourrait comparer le temps nécessaire à la cuisson de la viande en utilisant une méthode confite vs le braconnage ou le mijotage, car les deux liquides de cuisson seraient légèrement inférieurs à 100 ° C, et une comparaison de pommes à pommes peut être effectuée, ainsi traitant de la partie "transfert de chaleur à température fixe".

Oui, je ne suis pas sûr que la chose "moins susceptible d'être trop cuite" soit nécessairement vraie, car, à moins que vous ne fassiez un confit, la température que l'on utilise pour l'eau par rapport à l'huile est rarement "fixe" quand on regarde les deux.

La capacité thermique spécifique, en elle-même, vous en dit très peu sur les propriétés de transfert de chaleur d'un milieu particulier, car la conductivité thermique et la viscosité, entre autres, joueront un rôle.

La distinction peut-être la plus importante est que l'eau bouillante sera à une température à peu près fixe et stable, c'est-à-dire environ 100 degrés Celsius et à moins qu'elle ne soit dans un récipient scellé (c'est-à-dire un autocuiseur), elle ne peut physiquement pas être plus chaude que celle, indépendamment de combien de chaleur vous y mettez. Mais cela n'a rien à voir avec sa capacité thermique spécifique. D'autre part, l'huile a probablement pris feu avant d'atteindre son point d'ébullition, mais atteindra une température beaucoup plus élevée (selon l'huile utilisée) et est donc beaucoup mieux pour une cuisson rapide à haute température.

Donc, si vous faites cuire des choses dans de l'eau bouillante, il est en effet pratiquement impossible de les brûler (à moins que le pot ne soit sec), mais il est tout à fait possible de les faire trop cuire.

Cela dit, ce n'est pas la raison la plus importante pour choisir l'une ou l'autre des huiles et vous êtes beaucoup plus susceptible d'être intéressé par la façon dont le milieu de cuisson interagit avec la nourriture elle-même.

• Le pétrole a une chaleur spécifique inférieure à celle de l'eau.
• Le pétrole peut être chauffé à des températures élevées avec un apport d'énergie relativement plus faible que l'eau.
• À une température fixe, l'huile transfère la chaleur plus progressivement aux aliments que l'eau à la même température.
• Sous forme liquide, l'huile peut être chauffée à une température plus élevée que l'eau.

Vous manquez le principal facteur: psychologique. VOUS êtes moins susceptible de trop cuire la nourriture.

"À une température fixe, le pétrole transfère la chaleur plus progressivement aux aliments que l'eau à la même température." est une affirmation complètement fausse. Tout d'abord, avec une chaleur spécifique inférieure, il refroidira plus rapidement, puis avec une température plus élevée, il transférera sa chaleur plus rapidement. Et maintenir cette température fixe est beaucoup plus difficile, car contrairement à l'eau, elle ne s'arrête pas à 100 ° C.

L'huile chauffe à une température plus élevée en utilisation normale. Il transfère la chaleur du poêle vers les aliments beaucoup plus rapidement, une température plus élevée cuit les aliments beaucoup plus rapidement, sa chaleur spécifique inférieure signifie que le transfert est plus rapide et que vous en utilisez beaucoup moins que l'eau, encore une fois, une chaleur plus rapide.

Ce seraient tous des facteurs qui permettraient de trop cuire les aliments très rapidement.

Donc, pour l'empêcher, vous surveillez votre poêle, continuez à remuer, observez-la en tout temps, retirez-la du feu dès qu'elle est cuite - faites très attention à ne pas trop cuire vos aliments tout au long du processus.

En cas d'ébullition, vous laissez la casserole sur la cuisinière et allez faire autre chose pendant que la nourriture mijote. Et vous êtes beaucoup plus enclin à manquer le moment où il est cuit et à le laisser cuire, simplement parce que le processus prend beaucoup trop de temps pour être contrôlé en permanence.

Bien que tous les facteurs physiques - comme la limite de température, la pénétration de la chaleur, la distribution de chaleur, etc. - parlent en faveur de l'eau lorsqu'il s'agit de trop cuire, précisément parce que la friture est si sujette à la surcuisson qu'elle nécessite une attention constante, vous êtes moins susceptible de trop cuire quelque chose avec de l'huile.

Je ne suis pas un chimiste expert, donc je prends une supposition sauvage ici: pourrait-il s'agir de «l'huile et l'eau ne se mélangent pas», alias la solubilité et la capacité de l'eau à mieux pénétrer la surface des aliments que nous voulons cuisiner? Je suppose que la plupart des aliments contiennent une quantité substantielle d'eau par rapport à la quantité d'huile / graisse / graisse et que l'huile ne fait cuire les aliments qu'en surface tandis que l'eau cuit les aliments tout au long?