Por que o óleo transfere o calor para os alimentos mais gradualmente do que a água?

Enquanto trabalhava na lição de casa da semana 2 do curso Edx de Harvardx, SPU27x Science & Cooking: da alta culinária à ciência da matéria macia, me deparei com esta pergunta:

A diferença nos aquecimentos específicos para água e óleo é importante para cozinhar. Por exemplo, o óleo aquece mais rapidamente e é menos provável que você cozinhe demais os alimentos se cozinhá-los em óleo do que em água. Explique brevemente essas observações, usando as idéias científicas desta semana.

Somos convidados a escrever uma resposta curta e, após enviá-la, recebemos uma rubrica de classificação e solicitamos que faça uma auto-avaliação. Aqui está a minha resposta:

Embora seja verdade que o óleo aquece mais rápido que a água devido à sua menor capacidade específica de calor, não é verdade que os alimentos têm menos probabilidade de serem cozidos em excesso do que a água. O ponto de ebulição do óleo é geralmente muito superior ao da água (cerca de 250-350 graus Celsius em comparação com 100 graus Celsius). Isso significa que, ao cozinhar alimentos com óleo, é muito provável que seus alimentos atinjam temperaturas muito mais altas do que se fossem cozidos em água. Sabendo que a temperatura de um líquido permanece constante no ponto de ebulição, os alimentos cozidos na água nunca ultrapassam os 100 graus Celsius; portanto, é menos provável que você queime os alimentos na água do que se cozesse em óleo, pois as reações que resultam em queimaduras não ocorrem nessa temperatura, mas ocorrem no ponto de ebulição dos óleos.

e a rubrica que nos é dada declara:

Uma resposta completa contém pelo menos duas das seguintes idéias:

• O óleo tem um calor específico mais baixo que a água.
• O óleo pode ser aquecido a altas temperaturas com um consumo de energia relativamente menor do que a água.
• A uma temperatura fixa, o óleo transfere o calor mais gradualmente para os alimentos do que a água na mesma temperatura.
• Na forma líquida, o óleo pode ser aquecido a uma temperatura mais alta que a água.

Você pode usar palavras diferentes para expressar esses conceitos; portanto, julgue sua resposta com base no significado de sua resposta, em vez de esperar que suas palavras correspondam exatamente a isso.

Portanto, parece que minha resposta é bem diferente da resposta sugerida. Em particular, estou confuso que a resposta fornecida não explique explicitamente se é verdade que é menos provável que os alimentos cozinhem demais em óleo. Também não sei por que o óleo transfere o calor mais gradualmente para os alimentos do que a água.

Eu realmente apreciaria se alguém pudesse esclarecer minhas perguntas e também me fornecer algum feedback sobre minha resposta.

Primeiro, não acho que a pergunta que você está fazendo esteja bem escrita (sua pergunta sobre essa pergunta é melhor). Não temos o benefício do contexto do curso, mas sozinha essa pergunta parece ruim. A frase "é menos provável que você cozinhe demais os alimentos" é problemática porque as técnicas para cozinhar com óleo e água são bastante diferentes, como seria de esperar com base nos pontos de aquecimento e ebulição específicos. Embora o óleo possa transferir menos calor por um período fixo na mesma temperatura da água, é improvável que você tenha óleo e água na mesma temperatura. Você simplesmente não cozinha com óleo e água da mesma maneira.

Na pergunta e resposta originais, o termo cozimento excessivo parece se referir à temperatura central dos alimentos. Sua resposta considera cozinhar demais como queima, o que não é a mesma coisa. Talvez eles estejam pensando no caso em que seu bife não ficará bem cozido (cozido demais) antes que você perceba que o exterior é desagradável ao fritar em óleo, mas ferver o bife pode resultar em um produto bem passado, sem indicação visual.

Cozinhar demais é meio bobo. Depende do tempo, temperatura e taxa de transferência de calor.

A afirmação de que você obterá maior transferência de água na água em comparação com o óleo na mesma temperatura é um pouco fraca para mim. Sim, o óleo esfria (perde temperatura) mais rapidamente em contato com a superfície mais fria dos alimentos, em comparação com a água devido a um calor específico mais baixo. Mas é um fluido e a temperatura será razoavelmente constante. Essa molécula de óleo será rapidamente substituída por outra molécula. A viscosidade afetaria a taxa de mistura. Mesmo em contato, a molécula de óleo receberá calor das moléculas por trás dela. Recebo calor específico é um fator aqui, mas não estou convencido de que seja um fator suficiente para ser medido. Eu diria a eles o que eles querem ouvir.

Seria fácil de medir. Pegue um pote de água e um pote de óleo cada um a 180 F. Resfrie dois termômetros no mesmo copo de água. Coloque em vasos e veja o que chega a 180 ° F primeiro. Em seguida, inverta os dois termômetros.

Continuando a empolgar sobre a questão de ser mal formulada / enganosamente. EDIT: OK, reformulando, com vergonha de um diploma de física deturpar o calor específico.

Na parte específica do calor da questão, o calor específico dos óleos vegetais é cerca de metade do da água. Isso significa que é necessário cerca de duas vezes mais energia para elevar a água em temperatura o mesmo número de graus que o óleo, ou libera duas vezes mais nos alimentos para reduzi-la na mesma quantidade. Efetivamente, isso significa que a água, na mesma temperatura, tem o dobro da energia de cozimento que o óleo, portanto, na mesma temperatura, os alimentos são cozidos mais rapidamente e podem ser mais propensos a cozinhá-los demais sem adicionar mais energia. Mas raramente o cozimento é feito usando óleo ou água como reservatório de calor; isso é feito adicionando continuamente energia à mídia para tentar manter uma temperatura um tanto constante.

O menor calor específico do óleo significa que é mais fácil aquecer ou esfriar do que a água, tornando-o mais eficiente na transferência de energia de uma fonte de calor ou de sua reserva para outro objeto; portanto, basta cozinhar mais rápido que a água. Para perspectiva, em números muito arredondados, o calor específico da água é um pouco acima de 4, ignoraremos as unidades, elas são chatas, mas é a quantidade de energia necessária para aquecer um peso de água em 1 grau. O óleo vegetal, é de cerca de 2. O cobre, eficiente na ceia, é de 0,385. Quanto menor o número, melhor é a transferência de calor.

A fritura de óleo a alta temperatura que eu não admitiria é menos provável que cozinhe demais os alimentos, a menos que sejam utilizados elementos de aquecimento deficientes e um pequeno reservatório que não possa manter a temperatura. No entanto, tenderá a cozinhar demais de uma maneira diferente, queimando o exterior, mantendo um pouco mais úmido, enquanto cozinhar demais na água simplesmente ressecará as carnes. Mas terei que discordar da argumentação básica da questão.

Acho que o problema é que você está comparando a fritura, que usa temperaturas mais altas com a fervura ou a fervura, que usa temperaturas mais baixas, por causa do ponto de ebulição da água muito mais baixo.

Se isso quiser ser respondido em um contexto de cozimento, pode-se comparar o tempo necessário para cozinhar a carne usando um método confit versus caça furtiva ou cozimento a fogo brando, pois os dois líquidos de cozimento estariam um pouco abaixo de 100 ° C e pode ser feita uma comparação de maçãs com maçãs, assim lidar com a parte "transferência de calor a uma temperatura fixa".

Sim, não tenho certeza de que a coisa "menos provável de ser cozido demais" seja necessariamente verdadeira, porque, a menos que você esteja confiante, a temperatura usada para água versus óleo raramente é "fixa" quando você olha para os dois.

A capacidade específica de calor, por si só, diz muito pouco sobre as propriedades de transferência de calor de um meio específico, uma vez que a condutividade térmica e a viscosidade, entre outras coisas, terão um papel importante.

Talvez a distinção mais significativa seja a de que a água fervente esteja em uma temperatura praticamente fixa e estável, ou seja, em torno de 100 graus C e, a menos que esteja em um recipiente fechado (por exemplo, uma panela de pressão), ela fisicamente não pode ficar mais quente do que isso, independentemente da temperatura. quanto calor você coloca nele. Mas isso não tem nada a ver com sua capacidade térmica específica. Por outro lado, o óleo provavelmente pegará fogo antes de atingir seu ponto de ebulição, mas atingirá uma temperatura muito mais alta (dependendo do óleo usado) e, portanto, é muito melhor para cozimento rápido e em alta temperatura.

Portanto, se você cozinhar as coisas em água fervente, é praticamente impossível queimá-las (a menos que a panela ferva), mas ainda é totalmente possível cozinhá-las demais.

Dito isto, essa não é a razão mais importante para escolher o óleo e é muito mais provável que você esteja interessado em saber como o meio de cozimento interage com o próprio alimento.

• O óleo tem um calor específico mais baixo que a água.
• O óleo pode ser aquecido a altas temperaturas com um consumo de energia relativamente menor do que a água.
• A uma temperatura fixa, o óleo transfere o calor mais gradualmente para os alimentos do que a água na mesma temperatura.
• Na forma líquida, o óleo pode ser aquecido a uma temperatura mais alta que a água.

Você está perdendo o fator principal: psicológico. É menos provável que você cozinhe demais os alimentos.

"A uma temperatura fixa, o óleo transfere o calor mais gradualmente para os alimentos do que a água na mesma temperatura". é uma afirmação completamente errada. Primeiro, com um calor específico mais baixo, ele esfria mais rapidamente e, em seguida, com uma temperatura mais alta, transfere seu calor mais rapidamente. E manter essa temperatura fixa é muito mais difícil, pois, ao contrário da água, ela não para a 100 ° C.

O óleo aquece a uma temperatura mais alta em uso normal. Ele transfere o calor do aquecedor do fogão para os alimentos muito mais rapidamente, a temperatura mais alta cozinha os alimentos muito mais rápido, seu menor calor específico significa que a transferência é mais rápida e você usa muito menos que a água, portanto, novamente, um calor mais rápido.

Todos esses fatores seriam fatores que permitiriam cozinhar demais a comida muito, muito rápido.

Portanto, para evitá-lo, observe sua frigideira, continue mexendo, observe-a sempre, retire-a do fogo assim que estiver cozida - preste muita atenção para não cozinhar demais a comida durante todo o processo.

Em caso de fervura, você deixa a panela no fogão e faz outra coisa enquanto a comida fervura. E você é muito mais propenso a perder o momento em que está cozido e deixar cozinhar demais, simplesmente porque o processo leva muito tempo para ser controlado constantemente.

Embora todos os fatores físicos - como limite de temperatura, penetração de calor, distribuição de calor etc. - falem a favor da água quando se trata de cozinhar demais, justamente porque a fritura é tão propensa a cozinhar demais que requer atenção constante, é menos provável que você cozinhe demais algo com óleo.

Não sou um especialista em química, por isso estou tentando adivinhar aqui: poderia ser sobre "óleo e água não se misturam", também conhecido como solubilidade e capacidade das águas de penetrar melhor na superfície dos alimentos que queremos cozinhar? Eu acho que a maioria dos alimentos contém uma quantidade substancial de água em comparação com a quantidade de óleo / graxa / gordura e que o óleo cozinha a comida apenas na superfície enquanto a água cozinha a comida durante todo o tempo?