Ønsker du et perfekt Tyrkiet? Beregn dens specifikke varmekapacitet


Som jeg forstår er det hele punktet at lave kalkun at tage det ved en temperatur og derefter øge den til en højere temperatur. Sikker på, måske er der noget om familiesamfundet derinde, men virkelig, Thanksgiving handler om termisk overførsel. USDA anbefaler en minimum intern temperatur på 165 ° F (74 ° C). Jeg tror det er minimale temperatur at dræbe alle de dårlige ting derinde – eller måske er det den laveste temperatur, det kan være og stadig smager godt.

Uanset hvad, hvis du vil øge temperaturen i kalkunen, har du brug for at tilføje energi. Måske kommer denne energi fra ild, eller en ovn eller endda fra varm olie – men det har brug for energi. Men vær forsigtig. Der er forskel på energi og temperatur. Lad mig give dig et eksempel.

Antag at du lægger nogle resterende pizza i ovnen for at varme det op. Da du ikke vil gøre noget rod, skal du bare rive et folie af aluminiumsfolie og sætte pizzaen på den og derefter ind i ovnen. Ovnen er indstillet til 350 grader Fahrenheit, så at efter 10 minutter er både pizza og folien sandsynligvis tæt på denne temperatur. Nu til demonstrationen. Du kan nemt tage fat i aluminiumsfolien uden at forbrænde dig selv, men du kan ikke gøre det samme med pizzaen. Selv om disse to objekter har samme temperatur, har de forskellige mængder termisk energi.

Den termiske energi i et objekt afhænger af objektets masse, objektets materiale og objektets temperatur. Ændringen i termisk energi for et objekt afhænger derefter af temperaturændringen.

I dette udtryk er m objektets masse, og variablen c er den specifikke varme kapacitet. Den specifikke varmekapacitet er en mængde, der fortæller dig, hvor meget energi det tager at tage et gram af objektet med 1 grad Celsius. Vands specifikke varmekapacitet er 4,18 Joules pr. Gram pr. Grad Celsius. For kobber er den specifikke varmekapacitet 0,385 J / g / ° C (ja, vand har en meget høj specifik varmekapacitet).

Men hvad med kalkun? Hvad er den nødvendige energi til at opvarme 1 gram kalkun ved 1 ° C? Det er det spørgsmål, jeg vil svare på. Åh, jeg kunne nok bare gøre en hurtig søgning online for dette svar, men det er ikke sjovt. I stedet vil jeg beregne det selv.

Her er den grundlæggende eksperimentelle opsætning. Jeg skal tage et kalkunbryst (fordi jeg er for utålmodig til at bruge hele kalkunen) og sætte den i en kendt mængde varmt vand. Jeg vil derefter registrere temperaturændringen i vandet og temperaturændringen i kalkunen. Selvfølgelig skal dette være i en isoleret beholder således, at al den energi, der forlader vandet, går ind i kalkunen.

Med temperaturændringen i vandet kan jeg beregne (baseret på den kendte specifikke varme vandkapacitet) den tabte energi. Forudsat al denne energi går ind i kalkunen, vil jeg så kende kildenes stigning i energi. Med massen og ændringen i kalkunstemperaturen vil jeg have en kalkunens specifikke varmekapacitet.

For at være klar kan jeg sætte ændringer i energi til at være modsatte fra hinanden og derefter løse for den specifikke varmekapacitet af kalkunen. Ligesom dette.

OK, det er eksperimenttid. Jeg skal starte med 2.000 ml (2 kg) varmt vand og tilsæt det til en skumkasse med min kalkunbryst. Jeg vil overvåge både temperaturen på vandet og kalkunen. Åh, kalkunen har en masse på 1,1 kg. Sådan ser det ud (uden låsedækslet).

Jeg indsamlede data i et stykke tid, og jeg antog, at vandet og kalkunen ville nå en ligevægtstemperatur – men jeg tog fejl. Tilsyneladende tager det ganske lang tid at kalkunen opvarmes. Alligevel skal dataene være gode nok til en beregning.

Forhåbentlig er det klart, at den røde kurve er varmt vand og det blå er til kalkunen. Fra dette plot havde vandet en temperaturændring på -21,7 ° C, og kalkunen havde + 27 ° C. Ved at lægge disse værdier sammen med vandets og kalkens masse får jeg en kalkunspecifik varmekapacitet på 6,018 J / g / ° C. Det er lidt højere end det jeg havde forventet – men i det mindste ligger det i værdi for vand. Men generelt er jeg ret glad.

Men hvad kan du gøre med den specifikke varmekapacitet for en kalkun? Hvad hvis du vil lave en slags sous-vide madlavning, hvor kalkunen er anbragt i en vakuumforseglet pose og derefter tilsat vand ved en bestemt temperatur? Normalt holdes vandets temperatur ved en konstant temperatur. Men hvad nu hvis du vil starte med varmt vand og kold kalkun og derefter ende med perfekt temperatur kalkun? For at gøre dette kunne du beregne startmassen og temperaturen på vandet, der ville give dig den bedste afslutning af kalkuntemperaturen. Jeg vil lade dig gøre det som en lektieopgave.

Selvfølgelig er der en anden måde at lave kalkun på. Du kan slippe det fra en god højde, så den opvarmes, når den lander. Åh, vent – jeg har allerede foretaget denne beregning.