KOCHEN: KONZEPT, TYPEN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Das Kochen ist die Zustandsänderung oder eine flüssige Phase in den gasförmigen Zustand. Es tritt auf, wenn eine Flüssigkeit auf ihren Siedepunkt erhitzt wird: die Temperatur, bei der der Dampfdruck der Flüssigkeit dem atmosphärischen Druck entspricht, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit ausgeübt wird.

Im Allgemeinen wird beim Kochen die Wärme im unteren Teil des Behälters zugeführt, der die Flüssigkeit enthält. Es beginnt die Bildung von Blasen, deren Volumen zunimmt, wenn sie zur Oberfläche der Flüssigkeit aufsteigen, weil der Druck auf sie abnimmt, wenn sie aufsteigen.

Wenn eine Flüssigkeit kocht, soll sie ihren Siedepunkt erreicht haben. Quelle: Pixabay.

Wenn die erhitzte Flüssigkeit Wasser ist, enthalten die Blasen Wasserdampf; Das heißt, sie enthalten bereits gasförmiges Wasser. Zusätzlich sind die Blasen über das Volumen der Flüssigkeit verteilt. Die Siedetemperatur von Wasser liegt bei etwa 100ºC bei einem Druck von 1 atm (760 mmHg).

Um die Zustandsänderung von der flüssigen in die gasförmige Phase zu bewirken, muss Energie zugeführt werden (Verdampfungsenthalpie). Während des Kochens bleibt die Wassertemperatur konstant bei 100 ° C, da Wärmeenergie verloren geht, wenn flüssige Wassermoleküle als Wasserdampf austreten.

Arten des Kochens

Es gibt zwei Hauptarten des Kochens: kernhaltigen und kritischen Wärmefluss.

Beim Kochen der Keime bilden sich an verschiedenen Stellen im Flüssigkeitsvolumen kleinvolumige Blasen.

Die Bildung von Blasen wird nach dem Temperaturanstieg beobachtet

Währenddessen tritt beim kritischen Wärmestrom ein Kochen auf, wenn sich die Oberfläche, auf der Wärme zugeführt wird, um das Kochen zu erzeugen, über einen kritischen Temperaturwert erwärmt und eine Dampfschicht auf der Oberfläche bildet.

Siedepunkt

Faktoren, die den Siedepunkt bestimmen

Luftdruck

Ein Anstieg des atmosphärischen Drucks führt zu einem Anstieg des Siedepunkts, da der Wasserdampfdruck erhöht werden muss, um den atmosphärischen Druck auszugleichen. Um dies zu erreichen, muss die Wassertemperatur erhöht werden, was einen höheren Kalorienverbrauch erfordert.

Im Gegensatz dazu sinkt der Siedepunkt, wenn der atmosphärische Druck abnimmt, wie er in einem Berg in großer Höhe über dem Meeresspiegel auftritt, da ein niedrigerer Dampfdruck erforderlich ist, der dem atmosphärischen Druck entspricht.

Intermolekularen Kräfte

In Lösung befindliche Moleküle weisen verschiedene Arten von Wechselwirkungen auf, einschließlich Dispersions- oder London-Kräften, Dipol-Dipol-Kräften und Wasserstoffbrückenbindungen. Je größer diese Kräfte sind, desto höher ist der Siedepunkt.

Wärmeenergie wird benötigt, um die Wechselwirkung zwischen den Molekülen zu unterbrechen, damit sie genug Energie zum Kochen haben können. Zum Beispiel: Methylether (C ₂ H ₆ O) hat einen Siedepunkt von 25 ° C, während Ethylether (C ₄ H ₁₀ O) einen Siedepunkt von 78,5 ° C hat.

Der Unterschied zwischen den Siedepunkten trotz ähnlicher chemischer Strukturen wird erklärt, weil Ethylether eine höhere Molekülmasse hat; Sie bilden beide Wasserstoffbrücken, aber die Dispersionskräfte in C ₄ H ₁₀ O sind stärker als in C ₂ H ₆ O.

Unterschied zwischen Kochen und Verdampfen

Das Kochen entsteht in der Flüssigkeit in der Nähe der Wärmequelle und verteilt sich dann über das Volumen der Flüssigkeit. Es ist in dieser Abbildung zu sehen:

Inzwischen ist Verdunstung ein Phänomen der Flüssigkeitsoberfläche.

Verdunstung tritt auf, wenn ein Molekül der Flüssigkeit an der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche genug Energie hat, um die auf sie ausgeübte Oberflächenspannung zu überwinden; so entweicht es aus dem Sinus der Flüssigkeit und geht in die Gasphase über.

Verdunstung kann bei jeder Temperatur auftreten, aber die Möglichkeit ihres Auftretens nimmt mit der Temperatur zu. Auf dem folgenden Bild sehen Sie, wie Wasser aus dem Boden verdunstet:

Beispiele für das Kochen

Dampfsterilisation

Es wird in Geräten durchgeführt, die als Autoklav bezeichnet werden und in der Lage sind, hohe Drücke zu erzeugen, die von Wasserdampf ausgeübt werden, der nicht entweichen kann. Ebenso steigt der Siedepunkt von Wasser an, wodurch es Temperaturen über 100 ºC erreichen kann.

Im Autoklaven werden Materialien für die Gewebekultur, chirurgische Materialien, Materialien zur Verwendung in Laboratorien, Kulturmedien usw. sterilisiert. Die Bedingungen für die Sterilisation im Autoklaven sind: 15 Pfund Druck, Temperatur von 121 ºC und eine Dauer von 15 Minuten.

Essen zubereiten

Lebensmittel werden durch Einlegen in Wasser erhitzt. Während des Kochens werden Temperaturen verwendet, die dem Siedepunkt von Wasser (100 ºC) entsprechen. Das Essen wird während der Zeit erhitzt, die die Erfahrung zeigt, um die optimalen Bedingungen für die Einnahme zu erreichen.

Chinesisches Essen verwendet nur minimales Kochen und Dämpfen, um die Farbe, Textur und den Geschmack des Essens zu erhalten. Die als köcheln bekannte Art des Kochens verwendet Temperaturen unterhalb des Siedepunkts. Das Kochen von Speisen wird auch mit Dampf verwendet.

Dampfkochtopf

Der Schnellkochtopf wird zum Kochen von Speisen verwendet. Sein Betrieb basiert auf seiner Fähigkeit, das Entweichen des erzeugten Wasserdampfs in die Atmosphäre zu begrenzen, was zu einem Anstieg des Innendrucks führt.

Der Druckanstieg, der auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Topf ausgeübt wird, führt zu einer Erhöhung des Siedepunkts und erreicht Temperaturen über 100 ° C. Dies reduziert die Garzeit und spart somit Kraftstoffverbrauch.

Wärmeableitung

Wasser wird auf hydrophilen Oberflächen gekocht, um Kernreaktoren und elektronische Hochleistungsgeräte zu kühlen und so deren Überhitzung zu verhindern. Um den Siedepunkt zu erreichen und zu kochen, muss das Wasser seiner Umgebung Wärme entziehen, was zu einem Temperaturabfall führt.

Bestimmung der Molmasse gelöster Stoffe

Das Erhöhen des Siedepunkts von Wasser ist eine kolligative Eigenschaft; und daher abhängig von der Konzentration des gelösten gelösten Stoffes. Wenn man es weiß, kann die Molmasse des gelösten Stoffes geschätzt werden. Es gibt jedoch genauere Methoden wie die Massenspektrometrie, die immer noch eine nützliche Methode ist.

Zuckerindustrie

Bei der Raffination von Rohrzucker zur Herstellung von Kristallzucker wird der Rohrsaft gekocht und die erreichte Temperatur hängt von der Konzentration des darin enthaltenen Zuckers ab.

Die Erhöhung des Siedepunkts von Rohrsaft ist ein Maß für die Konzentration des Zuckers in der Lösung. Dies ist eine wichtige Information, um die Kristallisation von Zucker zu erreichen.

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