Чем различаются способы приготовления: конвекция, кондукция, излучение

Обычно такие процессы, как конвекция, кондукция и излучение, протекают сообща. Все это — способы передачи тепла, которые используются в том числе и в нашей повседневной жизни на кухне.

«Бери и Делай» расскажет, чем отличаются эти процессы друг от друга и как их используют для приготовления пищи.

Конвекция

В широком смысле конвекция — это доминирующая форма передачи тепла из одного места в другое в жидкостях и газах.

Существует 3 вида конвекции:

• Естественная — это такая циркуляция жидкости или газа, при которой движение обеспечивается не внешним источником, а за счет гравитации: более тяжелые частицы опускаются вниз, вытесняя наверх более легкие частицы. Этот процесс наглядно демонстрирует факт того, что частицы холодного воздуха тяжелее, поэтому они опускаются вниз, при этом более легкие молекулы теплого воздуха поднимаются наверх. Когда холодный поток нагревается, он становится легче и поднимается вверх, а когда теплый охлаждается, то он опускается вниз. В природе примерами естественной конвекции являются торнадо и Гольфстрим. А в кулинарии можно наблюдать ее при восходящем потоке воздуха от огня, циркуляции воды в кастрюле, стоящей на плите, или при движении пара.
• Принудительная — когда движение жидкости или газа обеспечивается при помощи внешнего источника, например насоса или вентилятора. Наглядным примером такой внешней движущей силы являются кондиционеры или паровые турбины. В кулинарии это духовая печь, в которой тепло разносится при помощи вентилятора, а также суп на плите, который перемешивают ложкой для равномерного распределения тепла. В процессе принудительной конвекции всегда присутствует естественная конвекция в той или иной степени. Другими словами, если бы гравитация не тянула холодные частицы вниз сильнее, чем теплые, современные кондиционеры и конвекционные духовки потеряли бы свою эффективность.
• Смешанная — некий тандем принудительной и естественной, при котором обе силы происходят одновременно и проявляются в значительной степени.

Конвекционная духовая печь, выделяя тепло, обеспечивает циркуляцию воздуха внутри при помощи вентилятора. Этот механизм позволяет еде готовиться и подрумяниваться на 25 % быстрее, чем в обычной духовке, потому что поверхность продуктов обдувается большим количеством горячего воздуха. Однако этот метод не работает, если пища внутри духовки завернута в фольгу или чем-то накрыта.

Факт того, что замороженные продукты оттаивают под холодной проточной водой быстрее, чем при погружении в емкость со статичной водой, тоже является примером конвекции.

Кондукция

Кондукция — это процесс, при котором передача внутренней энергии происходит с помощью движения и столкновений молекул, атомов и электронов внутри объекта, что приводит к самопроизвольному переходу тепла от более горячего предмета к более холодному. Этот процесс может протекать в жидком, газообразном, твердом или плазменном состоянии.

Во время кондукции тепло проходит не только внутри объекта, но и через него. Конфорка передает тепло сковороде, а сковорода — котлетам, лежащим на ней. Через какое-то время разница температур между объектами уменьшается и наступает тепловое равновесие. Но суть остается неизменной: при прикосновении что-то горячее нагревает что-то холодное.

При этом передача тепла от одной части объекта к другой его части тоже будет являться кондукцией. Поэтому можно сказать, что внешняя часть котлеты, уже нагретая от сковородки, готовит ее внутреннюю часть.

В кулинарии кондукция создает определенные сложности: с внешней стороны пища готовится быстрее, чем с внутренней, поэтому, к примеру, пирог может подгореть снаружи, но оставаться сырым внутри.

В целом же эффективность приготовления пищи при использовании кондукции зависит от теплопроводности, то есть важно, насколько хорошо тепло проходит через вещество. У разных объектов она разная: например, у меди она выше — значит, медь передает тепло лучше, а у говядины теплопроводность ниже.

Излучение

Тепловое излучение — это процесс электромагнитного излучения, когда тепло передается от более горячего объекта к более холодному, при этом они не находятся в непосредственном физическом контакте друг с другом или разделены в пространстве. Испускаемые тепловые волны поглощаются, отражаются или передаются через более холодное тело. Так, например, Солнце обогревает Землю.

Физические вещества, находящиеся в жидком, твердом или газообразном состоянии, излучают тепло, так как их молекулы и атомы находятся в движении. Это правило относится к любой материи с температурой выше абсолютного нуля.

К тепловому излучению также относятся инфракрасное, генерируемое животными, и космическое микроволновое фоновое излучение.

К примерам этого процесса можно отнести лампу накаливания, кофеварку, кухонную плиту, инфракрасный гриль и даже самый обычный тостер. Он поглощает электричество, передает его на внутренние нагревательные элементы, которые в свою очередь направляют преобразованное тепло на хлеб, чтобы поджарить его.