加熱調理に法則ってあるの?
~熱力学の第一法則についてカクニンしましょー~

今日はちょっとだけ本気(まぢ)で料理をする人のために書きます。

・本気で手抜き料理をする鬼嫁や
・本気でキャラ弁をおばあちゃんに作らせる鬼嫁や
・本気でMoco'sキッチンのもこみちに魅了されてる鬼嫁のために

僕も本気(マヂ)で加熱調理について書こうと思います(←本気度伝わらね~!!)


今日おさえたいこと、それは、加熱調理には法則があります。それは・・・

「加熱しただけ素材の熱エネルギーが増加する」

この熱の原理原則みたいなこと。これは学術的に認められた法則です。熱力学の第一法則って言います。「熱力学の第一法則」でググったらしこたまヒットします。僕なんかがここでudud説明する必要もなく、「自明」な話なんです。

でも、この自明の法則を料理を頑張ってる人に正しく解釈して説明してくれる人がいなかったので(涙)。つたない説明になっちゃいますが、この僕が熱力学の法則についてご紹介しますね。(って、結局説明するんかい!)

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「加熱しただけ素材の熱エネルギーが増加する」、っていう法則

これ、「熱力学の第一法則」です別名、「頑張った分だけ儲かりますよ!」の法則、あ、ちがう、「エネルギー保存の法則」です。この表現、厳密性に欠けちゃいますので、識者の方はご勘弁くださいませ。でも、なかなかいい表現です。

で、話を戻して、「熱力学の第一法則」です。ある素材を加熱したときに起きてる現象をで書くとこんな感じです。

「素材に熱を加える」
    ↓
「素材に熱が伝わる」
    ↓
「素材の熱運動が活発になる」
    ↓
「素材の熱エネルギーが高まる」
    ↓
「素材の温度が上がる」

で、この現象を学術的な方程式で表すと、最初の「素材に熱を加える」ってのと「素材の熱エネルギーが高まる」っていう関係が直結されて・・・こうなります。

「素材に加えた熱量(Q)」=「素材の熱エネルギーの増加分(⊿U)」

これ(↑)が熱力学の第一法則です。あれ?大丈夫?すれすれ?いや、大丈夫なはず。(ま、もう少し厳密にいうと、素材に加えた仕事(W)ってのが加わったりして熱力学の第一法則ができてたりしますが、ま、その辺は割愛ですw)。

で、この方程式をどう読めばよいかというと、『「素材に加えた熱量(Q)」が増えれば増えるほど、「素材の熱エネルギーの増加分(⊿U)」が増えますよ!』って読み取ってください。もう少しいうと、『加熱すればするほど熱くなるよ』って(←文章だけだとバカっぽいですねw)。ってことで、「頑張った分だけ儲かりますよ!」の法則、あ、ちがう、「エネルギー保存の法則」と言われているような「法則」って、実はとってもシンプルな話なのでした。

熱力学第一法則は加熱調理でも使えるの!?

はい、されます(←きっぱり)。だって法則なんだもん(汗)。ってね。もちろん熱力学第一法則やエネルギー保存の法則って加熱調理でも効いてます。そして、ここからが加熱調理の深いところなんです。

「素材を熱する~加熱のときの現象をカクニンしましょー」でやかんにお湯を沸かすときの加熱の現象について話しました。簡単に言っちゃうと、

「ガスが燃えて熱が発生」→「水の温度が上昇」

「ガスの燃焼で発生した熱量(Q)」≒「水の熱エネルギーの増加分(⊿U)」

ですね。

でも、「≒」っていう記号が加熱調理の大切なところなんです。実際の加熱調理のでは、水だけじゃなくて空気もやかんもあっためてしまうんですよね。せっかくガス代使って熱を発生させたけど、水の熱エネルギーの増加だけじゃなくて、空気の熱エネルギーの増加とやかんの熱エネルギーの増加にも熱が使われてしまってるんです(涙)。これを熱力学の第一法則的に書くとこうなります。

「ガスが燃えて熱が発生」
 →「空気の温度が上昇」
 →「やかんの温度が上昇」
 →「水の温度が上昇」

「ガスの燃焼で発生した熱量(Q)」=
 「空気の熱エネルギーの増加分(⊿U_空気)」
+「やかんの熱エネルギーの増加分(⊿U_やかん)」
+「水の熱エネルギーの増加分(⊿U_水)」

熱力学のお勉強として大切なことは、「エネルギーは保存されている」ということで、記号は「=」になります。加えた熱量はちゃんとエネルギーに変換されているんですね。

でも、加熱調理のお勉強として大切なことは、「せっかくの熱が空気とかやかんの熱エネルギーに使われちゃってる」ってところです。別の言い方すると「熱効率」が悪いんですね。

ちょっとだけ考えてみようかな、熱効率のこと

ちなみに、一般論ですが加熱調理器具の熱効率はこんなかんじです。加えた熱量(Q)のうち、どれだけ素材の運動エネルギーの増加(⊿U)に使われるのか?の比率です。定義は「⊿U[J]÷Q[J]×100」[%]。

・ガスコンロ:50~55%
・電気ケトル:80~85%
・IHヒーター:85~90%

よく、電気か?ガスか?って話があって、電気代値上げとかがあったり、原発が嫌いだから、とかいう主観が入って難しいですが。一リットルの水を沸かすのに一番安い方法は?ってググるとこんな感じです。

・ガスコンロ(55%)・・・2.04円 (都市ガス:145円/㎥)
・電気ケトル(85%)・・・2.80円 (電気料金: 24円/kw)
・IHヒーター(90%)・・・2.64円 (電気料金: 24円/kw)

ま、現実は、キッチンが暑くなっちゃうからクーラー入れたり、せっかくお湯を沸かしても使い切れずに捨てちゃったり、やかんやお鍋の洗い物したりっていうところのエネルギー(費用)を考えちゃうと、この金額以外の見えないところを節電と節水をするほうが圧倒的に節約できちゃいますけどね、ね、鬼嫁(←漏れ、見てるぉ)!

いつも長文・駄文におつきあいくださりありがとうございます

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