Wollen Sie eine perfekte Türkei? Berechnen Sie seine spezifische Wärmekapazität


Wie ich es verstehe besteht der ganze Sinn des Kochens eines Truthahns darin, ihn bei einer gewissen Temperatur zu nehmen und ihn dann auf eine höhere Temperatur zu bringen. Klar, vielleicht ist da etwas über Familienzusammengehörigkeit drin, aber wirklich, Thanksgiving dreht sich alles um Thermotransfer. Das USDA empfiehlt eine minimale Innentemperatur von 165 ° F (74 ° C). Ich schätze, das ist die minimale Temperatur, um all das schlechte Zeug dort zu töten – oder vielleicht ist es die niedrigste Temperatur, die es sein kann und schmeckt immer noch großartig.

So oder so, wenn du die Temperatur des Truthahns, den du brauchst, erhöhen willst Energie hinzufügen. Vielleicht kommt diese Energie aus Feuer oder einem Ofen oder sogar aus heißem Öl – aber sie braucht Energie. Aber sei vorsichtig. Es gibt einen Unterschied zwischen Energie und Temperatur. Lass mich dir ein Beispiel geben.

Angenommen, du legst eine übrig gebliebene Pizza in den Ofen, um sie aufzuheizen. Da Sie kein Durcheinander machen wollen, reißen Sie einfach ein Stück Aluminiumfolie ab und legen die Pizza darauf und dann in den Ofen. Der Backofen ist auf 350 Grad Fahrenheit eingestellt, so dass nach 10 Minuten sowohl die Pizza als auch die Folie wahrscheinlich nahe an dieser Temperatur liegen. Jetzt zur Demonstration. Sie können die Alufolie leicht greifen, ohne sich selbst zu verbrennen, aber Sie können nicht dasselbe für die Pizza tun. Auch wenn diese beiden Objekte die gleiche Temperatur haben, haben sie unterschiedliche Wärmemengen.

Die thermische Energie in einem Objekt hängt von der Masse des Objekts, dem Material des Objekts und der Temperatur des Objekts ab. Die Änderung der Wärmeenergie für ein Objekt hängt dann von der Temperaturänderung ab. [1969005] In diesem Ausdruck ist m die Masse des Objekts und die Variable c ist die spezifische Wärme Kapazität. Die spezifische Wärmekapazität ist eine Größe, die angibt, wie viel Energie ein Gramm des Objekts um 1 Grad Celsius benötigt. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,18 Joule pro Gramm pro Grad Celsius. Für Kupfer beträgt die spezifische Wärmekapazität 0,385 J / g / ° C (ja, Wasser hat eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität).

Aber was ist mit Truthahn? Wie viel Energie braucht man, um 1 Gramm Truthahn um 1 ° C aufzuheizen? Das ist die Frage, die ich beantworten möchte. Oh, sicher, ich könnte wahrscheinlich eine schnelle Suche online für diese Antwort, aber das macht keinen Spaß. Stattdessen möchte ich das selbst berechnen.

Hier ist der grundlegende experimentelle Aufbau. Ich nehme eine Putenbrust (weil ich zu ungeduldig bin, um den ganzen Truthahn zu benutzen) und gebe sie in eine bekannte Menge heißes Wasser. Ich werde dann die Temperaturänderung des Wassers und die Temperaturänderung des Truthahns aufzeichnen. Natürlich muss dies in einem isolierten Behälter geschehen, so dass die gesamte Energie, die das Wasser verlässt, in den Truthahn gelangt.

Mit der Änderung der Temperatur des Wassers kann ich (basierend auf der bekannten spezifischen Wärme) berechnen Wasserkapazität) die verlorene Energie. Angenommen, all diese Energie geht in den Truthahn, dann werde ich die Energiezunahme des Truthahns kennen. Mit der Masse und der Änderung der Truthahntemperatur werde ich die spezifische Wärmekapazität eines Truthahns haben.

Nur um klar zu sein, kann ich die Energieänderungen so einstellen, dass sie sich gegenüberliegen, und dann nach der spezifischen Wärmekapazität von der Truthahn. So.

OK, es ist Experimentierzeit. Ich beginne mit 2.000 ml (2 Kilogramm) heißem Wasser und füge es mit meiner Putenbrust in eine Schaumbox. Ich werde sowohl die Wassertemperatur als auch den Truthahn überwachen. Oh, der Truthahn hat eine Masse von 1,1 Kilogramm. So sieht das aus (ohne Deckel):

Ich habe einige Zeit Daten gesammelt und angenommen, dass das Wasser und der Truthahn eine Gleichgewichtstemperatur erreichen würden – aber ich habe mich geirrt. Anscheinend dauert es ziemlich lange, bis sich dieser Truthahn erhitzt. Dennoch sollten die Daten für eine Berechnung gut genug sein.

Hoffentlich ist klar, dass die rote Kurve das heiße Wasser ist und das blaue für den Truthahn. Von diesem Grundstück hatte das Wasser eine Temperaturänderung von -21,7 ° C und der Truthahn hatte + 27 ° C. Setzt man diese Werte mit der Masse von Wasser und Pute in Beziehung, erhält man eine türkei spezifische Wärmekapazität von 6,018 J / g / ° C. Das ist ein bisschen höher als ich erwartet habe – aber zumindest ist es im Ballpark der Wert für Wasser. Aber insgesamt bin ich ziemlich glücklich.

Aber was kann man mit der spezifischen Wärmekapazität für einen Truthahn machen? Was ist, wenn Sie eine Art von Sous-Vide-Kochen machen wollen, bei dem der Truthahn in einen vakuumversiegelten Beutel gelegt wird und dann Wasser mit einer bestimmten Temperatur hinzugefügt wird? Normalerweise wird die Temperatur des Wassers auf einer konstanten Temperatur gehalten. Aber was ist, wenn Sie mit heißem Wasser und kaltem Truthahn anfangen und dann mit perfekter Temperaturtruthahn enden wollen? Um dies zu tun, könnten Sie die Startmasse und die Temperatur des Wassers berechnen, die Ihnen die beste Truthahntemperatur liefern würde. Ich werde dich dies als Hausaufgaben machen lassen.

Natürlich gibt es einen anderen Weg, um einen Truthahn zu kochen. Man könnte es aus großer Höhe fallen lassen, so dass es sich erwärmt, wenn es landet. Oh, warte – ich habe diese Berechnung schon gemacht.