Smażenie powideł

Poprawna odpowiedź

1 - P

2 - F

3 - P

Wymaganie ogólne

2 Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników.

Wymaganie szczegółowe

2.9. Energia. Uczeń opisuje zjawiska topnienia, krzepnięcia, parowania, skraplania, sublimacji i resublimacji

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność wyciągania wniosków na podstawie prostego ‘kuchennego eksperymentu’. Przyglądamy się dokładniej przyrządzaniu powideł, analizując procesy fizyczne zachodzące podczas gotowania śliwek, z których powstają te powidła. Ciepło z palnika dociera do wnętrza rondla i powoduje zmiany właściwości fizycznych jego zawartości. Znajomość procesów cieplnych takich jak parowanie, skraplanie, krzepniecie może być tutaj bardzo przydatne.

W pierwszej kolejności należałoby wyjaśnić zjawisko rozchodzenia się ciepła wewnątrz substancji. Możemy przedstawić ten fenomen w sposób mikroskopowy, za pomocą chaotycznego ruchu cząsteczek. Cząsteczki to maleńkie drobiny (molekuły) z których zbudowana jest materia. Energia cieplna jest niczym innym jak tylko energią kinetyczną tych cząsteczek. Wyższa temperatura oznacza większą energię kinetyczną cząsteczek. Molekuły szybciej się poruszają, częściej zderzają się ze sobą i większa energia jest przekazywana w trakcie tych zderzeń. To właśnie te zderzenia odpowiadają za transfer energii cieplnej pomiędzy mikrostrukturami substancji. 

Wracając do przedstawionego w zadaniu naszego ‘kuchennego doświadczenia’ z powidłami, należałoby wywnioskować jakie czynności mogą zarówno przyspieszyć przyrządzanie powideł, jak i polepszyć ich jakość. Podgrzewane śliwki zmieniają konsystencję w trakcie całego procesu ‘przeobrażania’ śliwek w powidła; najpierw uwalnia się z nich woda i tworzy się wodnista papka a później, po odparowaniu wody, papka staje się coraz bardziej gęsta. Wszystkie trzy rady babci przyspieszają parowanie, a tym samym skracają cały proces przetwarzania śliwek w konfiturę. Użycie szerokiego rondla powoduje zwiększenie powierzchni powideł, dając szansę większej liczbie cząsteczek na wyparowanie. Taki sam skutek (zwiększenie liczby wyparowanych cząsteczek) daje mieszanie. Dzięki niemu ciepło rozchodzi się bardziej równomiernie w całej objętości rondla i przez to szybciej dociera do górnych warstw powideł. Cząsteczki na powierzchni, otrzymawszy ‘zastrzyk’ energii cieplnej od molekuł z niższych warstw, zaczynają poruszać się szybciej i przypadkowo po którymś takim ‘zastrzyku’ opuszczają powierzchnię powideł, wyskakując w powietrze (ulegają wyparowaniu).

Oprócz przyspieszania parowania, mieszanie zapobiega przypalaniu się potraw. Przy spodzie rondla, najbliżej palnika, cząsteczki nagrzewają się najszybciej powodując nierzadko przywieranie potraw do dna, co szczególnie często zachodzi dla gęstych substancji, w których wymiana cieplna między warstwami jest wolniejsza. Mieszanie sprzyja lepszemu odpływowi nadmiaru ciepła z najniższych warstw do wyższych. Potrawa nie przypala się. Stąd wniosek, że na stwierdzenia 1 i 3 należy odpowiedzieć twierdząco.

Natomiast należy się zastanowić, jaki jest skutek zdmuchiwania pary znad rondla. Czy powoduje ono ogrzewanie się powideł? Przy zdmuchiwaniu, cząsteczki pary wodnej, które dopiero co odparowały, oddalają się od powierzchni powideł, czyli tuż nad powidłami pozostaje powietrze mniej nasycone parą wodną (bardziej suche), co daje szansę większej ilości cząstek do szybszego odparowania. Zdmuchiwanie nie powoduje ogrzewania powideł, wręcz przeciwnie sprzyja ono ochładzaniu się powideł, gdyż najbardziej energetyczne cząsteczki, które dopiero co wyparowały oddalają się od powierzchni. Stąd wniosek, że zdmuchiwanie przyspiesza parowanie powideł, jednak nie poprzez ich ogrzewanie, ale poprzez usuwania pary wodnej znad powierzchni powideł.

Zadanie okazało się jednym z łatwiejszych w badaniu pilotażowym w pierwszych klasach liceum ogólnokształcącego. Spośród wszystkich uczniów, biorących udział w badaniu około 73% rozwiązało całość zadania prawidłowo. Najlepiej wypadło stwierdzenie numer 3. Ponad 93% badanych określiło je jako prawdziwe. Niewiele mniej, 87% uczestników badania, poprawnie rozwiązało pierwszą część zadania dotyczącą zwiększenia pola powierzchni parowania. Natomiast druga część, która sprawiła uczniom stosunkowo najwięcej problemów, została prawidłowo rozwiązana przez 82% badanych.

Słowa kluczowe