Koken is de overgang van een vloeibare naar een gasvormige toestand. Het gebeurt wanneer een deel van de vloeistof, onderworpen aan een bepaalde druk, warmte ontvangt en een bepaalde temperatuur bereikt.
De hoeveelheid warmte die het lichaam moet ontvangen om zichzelf volledig in damp om te zetten, hangt af van de stof waaruit het bestaat.
Een stof in vloeibare toestand heeft geen gedefinieerde vorm, de vorm aannemend van de houder die het bevat.
Omdat het praktisch onbegrijpelijk is, vormt het een samenhangende kracht tussen de deeltjes waaruit het bestaat.
Om naar de gasvormige toestand over te gaan, moet de stof warmte ontvangen. Deze toename in energie zal de moleculen met grotere intensiteit doen trillen, waardoor de afstand tussen hen groter wordt.
Op deze manier wordt de samenhangende kracht praktisch onbestaande. Het lichaam in deze staat heeft geen duidelijke vorm of volume.
Geisers zijn voorbeelden van koken dat optreedt met grondwater in vulkanische gebieden. Het magma verwarmt het water en wanneer het een bepaalde temperatuur bereikt, begint het van toestand te veranderen.
De stoom neemt een groter volume in, waardoor de druk in de ondergrondse holte toeneemt. Als gevolg hiervan wordt een mengsel van damp en vloeistof door kleine scheurtjes naar het oppervlak verdreven.
Kookeigenschappen
Een vloeistof kookt in het volgende patroon:
- Door de druk constant te houden, blijft de temperatuur tijdens het kookproces constant.
- De hoeveelheid warmte per massa-eenheid die nodig is om een vloeistof volledig in damp om te zetten, wordt de latente verdampingswarmte genoemd. De waarde ervan hangt af van de stof waaruit de vloeistof bestaat.
- De temperatuur waarbij elke stof kookt, is goed bepaald en wordt het kookpunt genoemd.
Tip: Als we eten koken, is het een goed idee om het vuur laag te zetten als het water begint te koken. Omdat de temperatuur tijdens het kookproces constant blijft, is de kooktijd bij hoog of laag vuur hetzelfde. Zo besparen we gas en is het milieu dankbaar.
Hoeveelheid latente warmte
De hoeveelheid warmte die een vloeistof moet ontvangen om in damp om te zetten, hangt af van de waarde van de latente verdampingswarmte en zijn massa.
Hieronder presenteren we de waarde van de latente verdampingswarmte van sommige stoffen:
Formule
Om de hoeveelheid warmte te berekenen die nodig is om een vloeistof van toestand te laten veranderen, gebruiken we de volgende formule:
Waar,
Vraagv: hoeveelheid warmte (limoen)
m: massa (g)
Lv: latente verdampingswarmte (cal/g)
Voorbeeld:
Hoeveel warmte is er nodig om 100 g ethanol te laten koken en volledig in stoom om te zetten?
Vraagv = 100. 204 = 204 000 cal
Kooktemperatuur
De temperatuur waarbij een lichaam kookt, hangt af van de stof waaruit het is samengesteld en de druk waaraan het wordt blootgesteld.
Het kookpunt van stoffen wordt bepaald in het laboratorium. Het kookpunt van water, onderworpen aan 1 atmosfeer, is bijvoorbeeld 100°C. IJzer is 2800 °C, terwijl waterstof - 252,8 °C is.
Om de faseveranderingstemperatuur van andere stoffen te kennen, lees ook: kookpunt.
Hoe minder druk een lichaam ondergaat, hoe lager het kookpunt. Dit betekent dat het in steden met grote hoogten veel langer duurt om voedsel te koken.
Om voedsel sneller te koken, gebruiken we snelkookpannen. Dit type fornuis maakt gebruik van een afdichtingssysteem waardoor de druk binnenin groter is dan de atmosferische druk.
De hogere druk maakt ook het kookpunt hoger. In het geval van water kookt het bij een temperatuur die 120 ºC kan bereiken, waardoor de kooktijd wordt verkort.
faseveranderingen
De verandering van een vloeibare naar een gasvormige toestand wordt in het algemeen genoemd verdamping, omdat het, naast koken, twee andere processen omvat: verdamping en verwarming.
Verdamping vindt geleidelijk plaats, het is niet nodig om een specifieke temperatuur te bereiken. Aan de andere kant vindt verwarming plaats wanneer we de vloeistof op een oppervlak plaatsen met een temperatuur boven het kookpunt.
Er zijn nog andere processen van staatsverandering. Zijn zij:
- Fusie
- stollen
- Liquefactie of condensatie
- sublimatie
In het onderstaande diagram stellen we de drie fysieke toestanden van materie en de respectievelijke staatswisselingen:
Lees ook voor meer informatie Fysische toestanden van water.
Opdrachten
Enem - 1999
De tekst moet worden gebruikt voor de volgende twee vragen.
Met de snelkookpan kan voedsel veel sneller in water worden gekookt dan met conventionele fornuizen. Het deksel heeft een rubberen afdichting die geen stoom laat ontsnappen, behalve door een centraal gat waarop een gewicht rust dat de druk regelt. Bij gebruik bouwt zich binnenin een hoge druk op. Voor een veilige werking is het noodzakelijk om de netheid van het centrale gat en het bestaan van een veiligheidsklep, die zich normaal in het deksel bevindt, in acht te nemen.
Het snelkookpanschema en een waterfasediagram worden hieronder weergegeven.
1) Het voordeel van het gebruik van een snelkookpan is de snelheid waarmee voedsel wordt bereid en dit komt door:
a) de druk erin, die gelijk is aan de druk buiten.
b) de temperatuur van het interieur, die hoger is dan de kooktemperatuur van het water in de plaats.
c) de hoeveelheid extra warmte die aan de pan wordt overgedragen.
d) de hoeveelheid stoom die door de klep wordt afgegeven.
e) de dikte van de wand, die groter is dan die van gewone pannen.
Alternatief b: bij de binnentemperatuur, die hoger is dan de kooktemperatuur van het water in de plaats.
2) Als we uit zuinigheid het vuur onder een snelkookpan verlagen zodra de stoom door het ventiel naar buiten komt, om simpelweg de kooktijd te behouden, de kooktijd
a) hij wordt groter omdat de pan "afkoelt".
b) zal kleiner zijn, omdat het waterverlies vermindert.
c) zal groter zijn naarmate de druk afneemt.
d) zal groter zijn naarmate de verdamping afneemt.
e) zal niet veranderen omdat de temperatuur niet verandert.
Alternatief e: wordt niet gewijzigd omdat de temperatuur niet varieert.
