Desperatiškai pučiate į užkandį, kad jį atvėsintumėte – bet ar iš tikrųjų tai naudinga? Ar pūtimas į karštą maistą tikrai padeda jam prarasti šilumą? O jei taip, tai kodėl?
Ką sako duomenys
Prieš sakydami, kodėl karšto maisto pūtimas jį atvėsina, turėtume patikrinti, ar iš tikrųjų taip yra. Galų gale, kad ir kaip tai atrodytų sveiku protu suvokiama, yra ir kitų paaiškinimų, kodėl pučiant į karštą daiktą jis tampa šaltesnis.
Pavyzdžiui, juk gali būti, kad pakanka laiko, kurį praleidžiame pūsdami maistą, kad jo temperatūra sumažėtų nepriklausomai nuo to, ar pučiame, ar ne? Galbūt tai, kaip pučiame, turi įtakos poveikiui – o galbūt prieš pučiant verta supjaustyti maistą į mažesnius gabalėlius, taip padidinant paviršiaus plotą ir sudarant sąlygas greičiau atvėsti?
O galbūt tai tiesiog psichologinis veiksnys – mes „žinome“, kad pūstelėjimas į maistą jį atvėsina, todėl mūsų protas mums sako, kad papūtus į maistą jis bus vėsesnis?
Akivaizdu, kad reikia patikimų duomenų. Tačiau problema tokia: atrodo, kad nė vienas iš didžiųjų tarptautinių mokslinių žurnalų nesidomi karšto maisto pūtimu.
Vis dėlto nėra taip, kad niekas šio klausimo nebūtų nagrinėjęs. Tai nėra recenzentų peržiūrėtas tyrimas, bet „YouTube“ turinio kūrėjai Nate’as Bonhamas ir Calli Gade atliko porą eksperimentų, kad patikrintų šį teiginį dar 2021 m., savo kanale TKOR.
„Visi tiki, kad pūtimas į maistą padeda jį atvėsinti, – vaizdo įraše kalba N. Bonhamas, – Akivaizdu, kad daiktai atvėsta, kai aplink juos atsiranda vėsesnė atmosfera, tačiau kiek pagreitiname šį procesą pūsdami į maistą?“
Atlikto bandymo rezultatai buvo... na, jie buvo beveik tokie, kokių ir galima buvo tikėtis. Po dviejų minučių lėkštės su greitai paruošiama bulvių koše, į kurią buvo pučiama, košės paviršiaus temperatūra buvo 8,33–10 laipsnių Celsijaus mažesnė, nei tokia pati bulvių košė, į kurią nebuvo pučiama. Šis skirtumas pastebimai padidėjo, kai buvo imamas mažesnis bulvių kiekis – pavyzdžiui, vieno kąsnio gabalas.
Tyrėjai taip pat nustatė, kad pučiant šaukštą pomidorų sriubos, efektas buvo dar didesnis – nuo 3,33 iki 4,89 laipsnių Celsijaus. „Tai buvo žymus temperatūros sumažėjimas, – teigė N. Bonhamas. – Nuo „o, ar galiu tai valgyti?“ iki „o, tai malonu“.
Panašūs rezultatai gauti ir su karštais „Hot Pockets“ pyragaičiais bei picos užkandžiu „pizza pocket“ – ir mažesnės „picos kišenėlės“ pučiant prarado daugiau šilumos nei pyragaičiai – galbūt dėl jų mažesnio dydžio, spėja „YouTube“ turinio kūrėjai.
Taigi, atrodo, kad karšto maisto pūtimas tikrai padeda jį atvėsinti – bent jau paviršiaus temperatūrą. Bet žinoma, kyla klausimas: kodėl?
Kas vyksta?
Yra trys pagrindiniai būdai, kaip šiluma gali pereiti iš vienos vietos ar objekto į kitą: laidumas, konvekcija ir spinduliavimas. Kai pučiate į karštą maistą vyksta visi trys procesai, – bet būkime atviri, spinduliavimas ir laidumas čia iš tikrųjų nėra labai svarbūs.
Taigi, ką reiškia kiekvienas iš šių terminų? Pradėkime nuo spinduliavimo, nes jis yra ir labiausiai paplitęs, ir greičiausiai paaiškinamas: šiluma prarandama dėl spinduliavimo.
Šilumos perdavimui spinduliavimu svarbiausia tai, kad jam nereikia terpės. Pavyzdžiui, tai procesas, kurio metu šiluma iš Saulės pasiekia mus Žemėje – nepaisant to, kad jai trukdo šimtai milijonų kilometrų vakuumo. Iš tikrųjų tai greičiausia šilumos perdavimo forma – tačiau ji taip pat ko gero mažiausiai svarbi pūtimo į maistą atveju.
Kodėl taip yra? Todėl, kad pučiant į karštą daiktą nepadidėja jo skleidžiamos šiluminės energijos kiekis. Tiesą sakant, priešingai: šilumos perdavimo spartą spinduliavimo būdu lemia Stefano-Boltzmanno spinduliavimo dėsnis, kuris priklauso tik nuo objekto paviršiaus ploto, spinduliavimo koeficiento ir, daug, daug labiau – nuo jo temperatūros.
Tačiau pučiant į kietą maisto produktą galima pakeisti tik vieną iš šių dalykų – temperatūrą – ir ji sumažėja. Kitaip tariant, kuo daugiau pučiate, tuo mažesnė spinduliuotė.
Tiek apie spinduliavimą – o kaip apie laidųjį šilumos perdavimą? Šį procesą šiek tiek lengviau suprasti: šiluma perduodama tarp dviejų objektų dėl atsitiktinių jų atomų ir molekulių susidūrimų.
„Šiluminė energija verčia molekules judėti, – 2019 m. straipsnyje „ThoughtCo“ aiškino chemikė ir mokslo populiarinimo straipsnių autorė Anne Marie Helmenstine. – Ši energija gali būti perduodama kitoms molekulėms, sumažindama pirmosios molekulės judėjimą ir padidindama antrosios molekulės judėjimą. Procesas tęsiasi tol, kol visos molekulės turi vienodą energiją“.
Tikriausiai esate gerai susipažinę su laidumu – štai kodėl metalas, puikus šilumos laidininkas, paprastai jaučiamas šaltas liečiant, o kažkas panašaus į stiklo pluoštą naudojamas smarkiai sulėtinti šilumos perdavimą. Tačiau, kaip ir spinduliavimas, jis nėra labai svarbus pučiant į maistą dėl vienos paprastos priežasties: jis priklauso nuo susiduriančių atomų, o dujose tie atomai susiduria ne taip jau dažnai.
Taigi lieka konvekcija – procesas, kurio metu šiluminė energija sklinda visur, pradedant arbatos virduliu ir baigiant pasauliniais atmosferos reiškiniais. Jo esmė gana paprasta: iš esmės tai vyksta tada, kai karštesnį skystį (šiuo atveju tai yra dujos) iš kelio išstumia vėsesnis skystis.
Kaip ir galima tikėtis, kuo vėsesnis pakaitinis skystis, tuo greičiau vyksta konvekcija, nes konvekcinio šilumos perdavimo greitį reguliuojanti formulė priklauso nuo trijų dalykų: konvekcijos koeficiento, kuris iš esmės parodo, kaip gerai konkretus naudojamas skystis perduoda šilumą, veikiamo paviršiaus ploto ir dviejų skysčių temperatūrų skirtumo.
„Kai pučiate į maistą, savo santykinai vėsesnį kvėpavimą perkeliate ten, kur anksčiau buvo įkaitęs oras“, – rašė A. M. Helmenstine. – Tai padidina energijos skirtumą tarp maisto ir aplinkos ir leidžia maistui atvėsti greičiau nei kitu atveju.“
Karšta sriuba
Bet grįžkime prie sriubos – kodėl ji atvėsta daug geriau nei kietas maistas?
N. Bonhamas ir C. Gade turi idėją: „Manau, kad dėl to, jog [sriuba] buvo tokia sekli ir netgi galėjo šiek tiek judėti, – siūlo idėją N. Bonhamas, – ji daug geriau atvėso“.
Galbūt tai buvo tik nuojauta – bet ji buvo gera. Pirmiau pateiktame paaiškinime turbūt pastebėjote, kad paviršiaus plotas turi įtakos šilumos perdavimui – priešingai nei kietųjų kūnų atveju, pučiant į skysčius iš tikrųjų galima padidinti paviršiaus plotą, nes atsiranda bangavimas. Tai reiškia, kad bet koks aušinimo poveikis bus šiek tiek didesnis. Bet ar tai yra visa istorija?
Tiesą sakant, toli gražu ne. „Kai pučiate į karštą gėrimą ar maistą, kuriame yra daug drėgmės, didžiąją dalį vėsinančio poveikio lemia garinis vėsimas“, – rašo A. M. Helmenstine. – Garinis vėsinimas yra toks galingas, kad gali sumažinti paviršiaus temperatūrą net žemiau kambario temperatūros.“
Techniniu požiūriu tai nėra nei laidumo, nei konvekcijos, nei spinduliavimo pavyzdys – tai energijos perdavimas dėl fazės pokyčio. „Karštuose maisto produktuose ir gėrimuose esančios vandens molekulės turi pakankamai energijos, kad ištrūktų į orą ir iš skysto vandens taptų dujiniu vandeniu (vandens garais), – aiškina A. M. Helmenstine. – Fazės pokytis sugeria energiją, todėl jam vykstant sumažėja likusio maisto produkto energija ir jis atvėsta.“
Taigi, pučiant sriubą, arbatą, kremą ar bet ką kitą, pirmiausia vėsinamas ne oras šalia maisto, o pašalinami virš jo esantys vandens garai. Tai sumažina garų slėgį, todėl vanduo iš maisto gali toliau garuoti.
Taigi, kokia išvada? Taip daugoka fizikos, bet viskas susiveda į vieną išvadą: taip, papūtus karštą maistą jis atvės – ypač jei tai skystas maistas.
O jei tai nenutinka pakankamai greitai, visada galite pabandyti susmulkinti maistą į gabalėlius – kad maksimaliai padidintumėte paviršiaus plotą, pataria „IFL Science“.
