Hvers vegna sýður egg fyrr í söltu vatni en venjulegu kranavatni?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvers vegna sýður egg fyrr í söltu vatni en venjulegu kranavatni?
Öll spurningin hljóðaði svona:

Hvers vegna tekur það skemmri tíma fyrir egg að sjóða í sjó en í hreinu vatni? Hvað gerir seltan?

Uppleyst salt í vatni breytir ýmsum eiginleikum vatnsins, til dæmis bæði suðumarki og frostmarki þess en einnig eðlisvarma vatnsins. Eðlisvarmi (e. specific heat) efnis segir til um hversu mikla orku/varma þarf til þess að hækka hitastigið á einu kílógrammi af efninu um eina gráðu.

Formúlan fyrir eðlisvarma er

$$c={Q\over m\cdot\Delta T} \qquad (jafna\ 1)$$

þar sem $Q$ er orka/varmi sem fer í að hita efnið, $m$ er massi efnisins og $\Delta T$ er hitastigshækkunin.

Eins og sést á jöfnunni þá þarf meiri orku til að hita 1 kg af efni með háan eðlisvarma um eina gráðu en þarf til að hita efni með lágan eðlisvarma. Þetta þýðir líka að þegar efni með mismunandi eðlisvarma fá jafn mikla orku mun efnið með lægri eðlisvarmann hitna meira og hraðar en efnið með hærri eðlisvarmann.

Eðlisvarmi vatns er 4.186 J/kg⋅K en eðlisvarmi sjós er 3.890 J/kg⋅K. Eðlisvarmi vatns lækkar sem sagt þegar salti er bætt út í það. Sjór mun því hitna hraðar en hreint vatn því sjór hefur lægri eðlisvarma.

Nú skulum við reikna hversu langan tíma það tekur að hita vatn og sjó að suðumarki á eldavélarhellu sem hefur 2.300 W afl (e. power).

Jafnan sem sýnir samhengi fyrir afl, orku og tíma er eftirfarandi:

$$P={Q\over t} \qquad (jafna\ 2)$$

þar sem $P$ er afl og $t$ er tími mældur í sekúndum. Einingin fyrir afl er W sem stendur fyrir watt.

Þar sem við erum að reyna að finna tímann þá leysum við saman jöfnur 1 og 2, einangrum tímann og fáum þá eftirfarandi jöfnu: $$t={{c \cdot m \cdot \Delta T} \over P} \qquad (jafna\ 3)$$ Við skulum gera ráð fyrir að allt aflið frá eldavélarhellunni fari í að hita upp vatnið og sjóinn. Ef við hitum 1 kg af 20°C heitu vatni upp að suðumarki (100°C) tekur það 2 mínútur og 26 sekúndur. Ef við hitum 1 kg af 20°C heitum sjó upp að 100°C tekur það 2 mínútur og 15 sekúndur og upp að suðumarki (100,5°C) tekur það 2 mínútur og 16 sekúndur. Sjórinn er því 11 sekúndum fljótari að ná 100°C hita en hreina vatnið. Og sjórinn nær 10 sekúndum fyrr upp að sínu suðumarki (100,5°C) en hreina vatnið að sínu suðumarki (100°C).

Ef við setjum sitthvort eggið út í 1 kg af þessum tveimur vökvum, hitum þá að suðu og höfum eggin í þar til þau eru tilbúin þá mun eggið í sjónum vera tilbúið nokkrum sekúndum á undan egginu í vatninu. Þessi munur á eldunartíma eggjanna er fyrst og fremst vegna þess að sjórinn er fljótari að ná 100°C hita en vatnið. Auk þess mun eggið í sjónum eldast við örlítið hærra hitastig því sjórinn nær að hitna upp að 100,5°C.

En hvað með saltvatn til matargerðar? Það er mun minna af salti í saltvatni til matargerðar en er í sjónum. Suðumark saltvatns í matargerð er á milli 100°C (suðumark hreins vatns) og 100,5°C (suðumark sjós) en þó nær 100°C. Eðlisvarmi saltvatns til matargerðar er einnig nær eðlisvarma hreins vatns en sjós því það er frekar lítið salt í því miðað við sjóinn. Það mun því einungis taka um 1-2 sekúndum styttri tíma að hita 1 kg af saltvatni til matargerðar upp að suðumarki en 1 kg af hreinu vatni.

Heimildir:

• Laura Geggel. (2016, 22. september). Does salt make water boil faster? LiveScience.com.
• Lucy Qu. (2016). Investigating the Relationship between Salinity and Specific Heat Capacity. Queensland Academies.
• Sodium Chloride Water Solutions. EngineeringToolBox.com.
• Pixabay.com. (Sótt 17.12.2021)
• Boiling Eggs.jpg - Wikimedia.com. (Sótt 17.12.2021)

...