Bod varu vody při vaření: jak ho ovlivňuje tlak, nadmořská výška a rozpuštěné látky

Bod varu vody není pevné číslo. Voda vaří při 100 °C jen za standardního tlaku u hladiny moře - ve vyšší nadmořské výšce vaří chladněji, se solí nebo cukrem naopak o kousek tepleji.

Bod varu vody je teplota, při které se voda mění z kapaliny na páru - za standardního atmosférického tlaku 1013 hPa (u hladiny moře) je to 100 °C.

Co je bod varu vody

Vypařování kapaliny v celém jejím objemu označujeme jako var.

Bod varu vody je teplota, při které se tlak nasycené vodní páry vyrovná okolnímu tlaku.

Voda vaří ve chvíli, kdy se tlak jejích par vyrovná tlaku okolního vzduchu. Dokud je vzduch nad hladinou „silnější", molekuly vody nemají jak uniknout. Jakmile se tlaky srovnají, voda se začne měnit v páru i uvnitř kapaliny - a to jsou ty stoupající bubliny.

Při varu vznikají v kapalině bubliny páry. Aby se udržely a rostly, musí tlak páry uvnitř bublin překonat tlak okolí.

Za standardního atmosférického tlaku 101 325 Pa (101,325 kPa, 1 atm) vře čistá voda při 100 °C.

Hodnota kulatých 100 stupňů platí pro nulovou nadmořskou výšku.

Vztah mezi tlakem a teplotou varu

Teplota varu je obecně závislá na tlaku okolního vzduchu - graf na obrázku 1 ukazuje tuto závislost pro vodu.

S klesajícím tlakem tedy teplota varu klesá a naopak; je patrné, že závislost nemá lineární charakter.

Voda vře, když tlak nasycené páry dosáhne okolního tlaku.

Vztah lze v uvedeném experimentu přibližně vyjádřit rovnicí:

t_v = 71,6 + (7/25)p

kde t_v je teplota varu ve stupních Celsia a p tlak v kilopascalech.

Vzorec je vhodný jen jako přibližný výpočet v okolí atmosférického tlaku, zhruba pro interval 0,9-1,075 · 10⁵ Pa.

Hodnoty na této stránce jsou orientační. Přesný bod varu závisí na aktuálním tlaku, čistotě vody, rozpuštěných látkách a na tom, zda jde o rovnovážný stav kapalina - pára.

Jak nadmořská výška mění bod varu vody

S rostoucí nadmořskou výškou klesá atmosférický tlak, a tím i teplota varu vody.

Čím výš nad mořem jsi, tím chladněji voda vaří - zhruba o 0,5 °C na každých 150 metrů výšky.

Ve vyšších nadmořských výškách vře voda při nižší teplotě než 100 °C.

Hlavní město Spojených států Mexických (ano, Mexiko se skutečně takto oficiálně jmenuje) leží 2250 metrů nad mořem, což znamená tlak vzduchu kolem 76 kPa.

Místním domácnostem voda v hrnci bublá už při 93 stupních.

Na vrcholu Everestu je tlak přibližně 31 kPa a voda tam vře zhruba při 69-70 °C.

Na vrcholu Mount Everestu (8 848 m n. m.) je atmosférický tlak přibližně 31 kPa.

Na vrcholu Mount Everestu (8 849 m) voda vaří už kolem 70 °C.

Proč voda ve výšce vaří při nižší teplotě

Protože nahoře je nad hladinou méně vzduchu, a tím i nižší tlak.

Molekuly vody musí překonat menší odpor, aby unikly do páry, takže jim k varu stačí nižší teplota.

S narůstající nadmořskou výškou klesá tlak vzduchu, který „tlačí“ na hladinu.

Na vrcholu Mount Everestu je voda „vře", ale je sotva horká na čaj - a jídlo se v ní prakticky neuvaří.

Nižší bod varu znamená, že voda sice vře, ale není tak horká jako v nížině.

Vaření ve vysoké nadmořské výšce

Pozor na častý omyl: voda ve výšce sice vaří dřív (při nižší teplotě), ale ne rychleji.

Je chladnější, takže jídlo se v ní vaří naopak déle - klidně o třetinu i víc než dole u moře.

• Přidej čas. Těstoviny, rýže i vejce natvrdo potřebují ve výšce déle - řiď se hotovostí, ne minutami z obalu.
• Vař pod pokličkou. Drží teplo i páru v hrnci a omezuje ztráty.
• Sáhni po tlakovém hrnci. Uvnitř zvýší tlak, a tím i teplotu varu zpět k ~120 °C bez ohledu na výšku - proto je ve vysokých polohách nenahraditelný na luštěniny a dušené maso.
• Dolévej vodu. Při delším varu se jí víc odpaří.

Jak tlakový hrnec zvyšuje teplotu varu

V tlakovém hrnci se voda vaří při vyšším tlaku.

Tlakový hrnec uzavře páru a zvýší tlak, takže voda uvnitř vaří až kolem 120 °C.

Vyšší teplota výrazně zkracuje vaření luštěnin i dušeného masa - proto je nenahraditelný i ve vysokých nadmořských výškách.

Hodnota kolem 120 °C odpovídá přibližně 200 kPa absolutního tlaku, tedy asi dvojnásobku atmosférického tlaku.

V tlakovém hrnci voda obvykle vře přibližně při 115-121 °C podle konstrukce a tlaku.

Vliv soli a cukru na bod varu

Z toho plynou dvě věci, které bodem varu hýbou: nadmořská výška (mění tlak vzduchu) a rozpuštěné látky jako sůl nebo cukr (mění vlastnosti vody).

Rozpuštěná sůl i cukr bod varu zvyšují, ale v kuchyni tak nepatrně, že to nepoznáš.

Odborně jde o ebulioskopii: bod varu roztoku roste s počtem rozpuštěných částic, ne s jejich „hmotností" nebo hustotou vody.

Sůl ve vodě na těstoviny

Špetka soli do těstovinové vody posune bod varu o méně než půl stupně - na čas vaření to nemá žádný vliv.

Abys var posunul o 2 °C, potřeboval bys vodu zhruba čtyřikrát slanější než moře - v hrnci nereálné.

Tak proč vůbec solit vodu na těstoviny? Kvůli chuti, ne kvůli varu.

Sůl je tvoje jediná šance ochutit těstovinu zevnitř, ne jen na povrchu.

Cukr, sirupy a džemy

U cukru je efekt výraznější - prostě ho do vody dáváš mnohem víc.

Sirupy a džemy proto vaří klidně při 104-105 °C, a právě tahle teplota je zároveň signál, že džem „chytne" a po vychladnutí ztuhne.

Domácí džem tuhne, když sirup dosáhne zhruba 104-105 °C.

Vysoký obsah cukru zvedá bod varu a právě u téhle teploty získá džem po vychladnutí správnou hustotu.

Může voda vřít při pokojové teplotě?

Při 20 °C je tlak nasycené vodní páry přibližně 2,3 kPa.

Pokud okolní tlak klesne na tuto hodnotu nebo níže, může voda vřít i při pokojové teplotě.

Experiment ukazuje, že při nižším tlaku, než je tlak atmosférický, vře voda při teplotě nižší než 100 °C.

Pokus: var vody ve vakuu

Cíl pokusu

Ukážeme, že při nižším tlaku, než je tlak atmosférický, vře voda při teplotě nižší než 100 °C.

Pomůcky

• průhledná kuchyňská vakuovací nádoba,
• rychlovarná konvice,
• digitální barometr.

Vakuovací nádoby jsou finančně dobře dostupné a je možné je snadno sehnat v kuchyňských potřebách, resp. potřebách pro domácnost.

Tento experiment vyžaduje, aby byly stěny nádoby průhledné.

Před provedením experimentu je nezbytné zjistit měřicí rozsah barometru, abychom se vyvarovali rizika jeho případného poškození.

Ve vakuovacích nádobách obvykle není problém snížit tlak na méně než 40 % tlaku atmosférického!

Postup experimentu

První část: snižování tlaku

V první části experimentu nejdříve ukážeme, jak se ve vakuovací nádobě mění tlak při pumpování vzduchu.

Začneme pumpovat a sledujeme displej barometru.

Nyní už víme, že pumpováním se vzduch z vakuovací nádoby odnímá a tlak uvnitř tedy klesá.

Druhá část: var vody při sníženém tlaku

V rychlovarné konvici přivedeme vodu k varu.

Po vypnutí konvice necháme var ustat a poté nalijeme vodu do vakuovací nádoby (např. do poloviny její výšky).

Video ukazuje, jak se voda začíná během snižování tlaku v nádobě vařit při teplotě prokazatelně nižší než je teplota 100 °C.

Odplynění není skutečný var

Pro žáky není vůbec samozřejmé, zda se pumpováním tlak uvnitř nádoby zvyšuje nebo snižuje (byť název vakuovací nádoba leccos napovídá).

Pokud chceme být při vysvětlování experimentu skutečně přesní, musíme si být vědomi toho, že první bubliny, které se v nádobě během experimentu objeví, var ještě neznačí!

Jde o tzv. odplynění, kdy se ve vodě rozpuštěné plyny při poklesu okolního tlaku začínají z kapaliny uvolňovat - podobně, jako když poprvé otevřeme lahev s minerální vodou.

O varu lze hovořit teprve ve chvíli, kdy se stěny nádoby viditelně orosí.

Alternativní provedení se stříkačkou

Experiment je možné demonstrovat v ještě jednodušším provedení pouze s injekční stříkačkou.

Tu naplníme přibližně do poloviny jejího objemu vodou z odstavené rychlovarné konvice a následně vytáhneme píst nejvíce, jak to konstrukce stříkačky dovolí.

Pozorujeme var podobně jako na videu 3.

Výhodou tohoto provedení je minimalizace potřebných pomůcek, nevýhodou jeho malé rozměry pro frontální předvádění; opět platí výše uvedené metodická poznámka týkající se odplynění.

Význam bodu varu při vaření

A právě bod varu rozhoduje o tom, jak dlouho se vaří těstoviny, jestli se vejce uvaří natvrdo a kdy „chytne" domácí džem.

Vaření a dušení jsou téměř identické postupy úpravy jídel, které jsou založené na užívání horké vody.

Obě metody se však nepatrně liší teplotou užívané vody - při dušení se používá voda o teplotě menší než 82 °C, zatímco při vaření teplotě 100 °C.

Teplota vody při vaření přitom ovlivňuje nejen rychlost přípravy, ale také změny potravin.

Působením tepla dochází k řadě fyzikálních i chemických změn potravin.

Tyto změny závisí nejen na konkrétní potravině (jejím složení, pH prostředí, přítomnosti vody apod.), ale i na metodě tepelného zpracování (vaření, pečení, atd.) a na dalších faktorech.

Vaření a ztráty živin

Zelenina je obecně bohatá na vitamin C, procesem vaření se však většina vitaminu znehodnotí.

Faktem tedy je, že právě vaření redukuje obsah vitaminu C v potravinách více než jakýkoliv jiný způsob úpravy potraviny.

Například brokolice, špenát nebo salát ztrácí vařením více než 50 % svého původního obsahu vitaminu C.

Dochází k tomu proto, že je vitamin C rozpustný ve vodě a velmi citlivý na zahřátí, začíná degradovat prakticky už jen při ponoření zeleniny do vroucí vody.

Podobně jsou na tom vitamíny řady B.

Až 60 % thiaminu, niacinu a dalších vitaminů B je procesem vaření degradováno.

Ale nezapomínejte na jednu věc - zeleninu sice vaříte ve vodě, čímž dojde ke ztrátě vitamínu, ale vitamíny se uvolní do vody, která vám zůstane!

A právě tento vývar ze zeleniny sám o sobě obsahuje 100 % původních minerálů a až 70-90 % vitaminů B.

Ale třeba ryby si při vaření udrží nejvyšší obsah původních omega-3 mastných kyselin ze všech typů tepelné úpravy.

Vliv dalších způsobů tepelné úpravy

Během grilování je až 40 % vitaminu B a minerálů během grilovacího procesu znehodnoceno díky odkapávání šťávy, která pochází z masa.

V porovnání s vařením se užitím pečení ztrácí méně vitaminu C, zato ale dlouhé upravování potravin na horkém vzduchu škodí zejména vitaminům skupiny B, které dle studií při tomto typu úpravy ztrácí až 40 % svého původního obsahu.

Vaření v páře je jednou z nejlepších metod úpravy jídel vůbec, protože zachovává maximální množství živin, včetně ve vodě rozpustných vitaminů, které jsou náchylné vůči vlivům vysokých teplot, jako jsou právě vitamín C nebo vitamíny řady B.

Bod varu mimo kuchyni

Přesné řízení bodu varu drží při životě celý potravinářský i chemický průmysl.

• Pasterizace: mléko se zahřeje na přesnou teplotu (klasicky ~72 °C na 15 sekund), která zničí škodlivé bakterie, ale nezmění chuť ani výživovou hodnotu.
• Sterilizace a zavařování: vyšší teplota spolehlivěji ničí mikroby a prodlužuje trvanlivost - proto se zavařené sklenice ohřívají nad běžnou teplotu varu.
• Destilace: oddělení látek podle jejich různých bodů varu.

Takhle se z ropy získává benzin i nafta a vyrábějí se čisté chemikálie a léčiva.

Stejný fyzikální princip, jen v jiném měřítku: kdo ovládá teplotu varu, ovládá výsledek - v hrnci i v továrně.

tags: #bod #varu #pri #vareni