Düdüklü Tenceredeki Çalışma Mantığının Bilimsel Açıklaması
açılın yakışıklı bilim adamınız geldi, şimdi size düdüklü tencerenin ne işe yaradığını ve olası tehlikelerini birkaç seviyede anlatayım
a) 5 yaş, okul öncesi: sıcak yanarsın yaklaşma
b) 15 yaş, lise: düdüklü tencere yemekleri daha hızlı pişirebilmek için suyu basınç altında 100 dereceden daha yüksek bir sıcaklığa çıkartır, sıcak bir dudüklü tencere içerisinde basınç vardir soğuyana dek açma
c) 25 yaş, lisansüstü: şimdi maddenin hallerinden başlayalım; madde atom veya molekül dediğimiz ufak taneciklerden oluşuyor, bir kaşık suda 10^23 tane (100000.....0
toplam 23 adet sıfır) tanecik mertebesinde, çok ufaklar gerçekten her neyse.
bu tanecikler soğuk bir ortamda olduğu gibi duruyor, uzayda sabit konumları var (bkz: termodinamiğin 3. yasası), bulundukları duruma maddenin katı hali deniyor, bu taneciklere dilan polat diye fısıldadığınız zaman titreşmeye başlıyorlar, bir eşiğe ulaştığınız zaman (bkz: erime noktası) tanecikler sabit konumlarından kopup bir miktar serbestleşerek hareket ediyorlar(arada difüzyon falan var tabi onları saymıyoruz şimdilik), birbirleri üzerinde akabilir sıvı hale geliyorlar ancak hala aralarında bir çekim var, sadece akışkan hale geldi.
bu taneciklere enerji vermeye devam ettiğiniz zaman titreşim şiddeti artıyor, ama dedik ya 10^23 mertebesinde tanecik var, bu tanecikler birbirleriyle rastgele esnek çarpışmalar yaptığından dolayı, taneciklerin çan eğrisi şeklinde bir enerji dağılımı oluyor (bkz: gaussian distribution) şimdi bu tanecikler arasında bir çekim kuvveti var, enerjisi bu çekimden daha fazla olan tanecikler yüzeyden kopup gidiyorlar, buna buharlaşma deniyor. çan eğrisinde her zaman bir miktar başarılı tanecik oluyor ve bu tanecikler sıvı yüzeyinden kopup gidiyor, ancak bu durumda kalan taneciklerin enerji ortalaması azalıyor, evet termostan bardağa koyduğunuz kahve bu yüzden çabucak soğuyor bildiniz, sıcaklık dedigimiz şey aslında bu taneciklerin ortalama enerjisinin bir ölçütü.
sıvıyı oluşturan taneciklere enerji verdikçe ortalama enerji artıyor, aynı zamanda yüzeyden kopup gidebilecek tanecik oranı artıyor, yani daha fazla buhar taneciğimiz oluyor. bu buhar tanecikleri kabın icinde baya hızlı (m16 mermisiyle yarışacak hızlarda) rastgele hareket edip bulunduğu kaba çarpıyorlar, çarpıp geri sekiyorlar, bu çarpmanın sonucunda 2mv bir momentum transferi oluyor her neyse nümerik hesaba gerek yok, kap yüzeyine sürekli olarak çarparak ortalama bir kuvvet uyguluyorlar, buna basınç diyoruz (eğer yeterince mikro ölçeğe inerseniz bu ortalama durumu bozuluyor ve (bkz: brownian motion) dediğimiz durumu gözlemliyoruz, her neyse)
şimdi sıvı taneciklerimiz var, belli sabit bir sıcaklıktalar ve düzenli olarak bir kısım tanecik yüzeyden kopup gidiyor, eğer bir çeper bulursa oraya basınç uygulayıp geliyor, bulamazsa kabımızdaki sıvı bir süre sonra uçup gidiyor ve kap kuruyor.
sıcaklık artınca basınç yapan taneciklerin oranı, dolayısıyla da kabın iç basıncı artıyor, eğer aşılabilecek bir dış basınç varsa kaynama dediğimiz olay oluyor, mesela atmosfer gibi, atmosferi oluşturan tanecilerin anane yorganı gibi bir basınç etkisi var yer çekiminden ötürü, normalde sadece yüzeyden olabilecek olan buharlaşma olayı sıvının her yüzeyinden olabilmeye başlıyor (çok bilmişlerin hatrı için sıvı kalınlığını ihmal ediyoruz) bu sayede sıvıya nereden ısı verirseniz oradan gaz hale geçiyor (kettle rezistansından mesela). yükseklere çıktıkça atmosfer inceliyor, o yüzden kaynama noktası düşüyor falan neyse.
eğer sıvımızın üzerinde aşamayacağı bir basınç varsa sıvı (bkz: süperkritik) dediğimiz hale geçiyor, bu hal biraz garip o yüzden geçiyorum belki sonra detaylı yazarım yine.
şimdi kaynama olayını öğrendik, gelelim nohut haşlamaya
biyokimyasal işleri içeren tepkimeler, doğaları gereği (aktivasyon bariyeri, (bkz: arrhenius)) her 10 derecede bir yaklaşık iki katı hızla gerçekleşir, buna pişme ve bozulma olayları dahil o yüzden yiyecekleri buzdolabında saklıyoruz, 100°c'de haşlanma süresi 3 saat olan nohutu 120°c'de yaklaşık 45 dakikada pişirebilirsiniz demek, ancak burada şöyle bir sorun var, ortamda su varken suyun kaynama noktasının üzerine çıkamazsınız, verdiginiz her birim ısı suyu kaynatmaya gider(denge koşullarında tabi) o yüzden 120 derecede nohut haşlamak için suyun kaynama noktasını 120 dereceye çıkarabilmemiz lazım.
evet bildiniz basıncı artırmalıyız yani düdüklü tencere kullanmalıyız.
düdüklü tencerenin çalışma mantığını ve amacını da anladıktan sonra gelelim olası tehlikelere
eğer kapalı bir kaptaki suyu ısıtırsanız su süperkritik noktasına kadar sıvı ve üstünde dengede buharı olarak ısınacaktır (373 derece ve 220 bara kadar) sonra işler biraz değişiyor, neyse eğer amacınız bu değilse kabınız patlar muhtemelen, işte bu kadar yüksek basınçlara çıkmayın diye tencere uzerinde bir yayla gerilmiş sübap bulunur, o subabi ittirecek kadar basıncınız olduğunda ekstra her dp kadarlık basınç dışarı atılır, olası bir tıkanıklık durumu için biraz daha sert bir yaya sahip ikinci bir sübap da vardır, yani kapalı bir düdüklü tencere sübapları tıkalı değilse patlamaz, eğer şişecek bir yiyeceği çok fazla miktarda pişiriyorsanız ve bu sübaplar tıkanırsa, mecburen bir sonraki zayıf nokta olan kapak kısmından açılıp patlar.
sübapların tıkanmamasına dikkat ettiğiniz sürece tencerenizi kullanabilirsiniz patlamayacaktır ben konuştum ikna ettim.
ancak sabırsız şirinler için tehlike hala bitmedi, yemeğin altını kapattınız, 120 derecede 2 barda dengede bir karışıma sahipsiniz, ısı vermediğiniz için tencereniz tıslamayacaktır ancak hala sıcak ve basınçlı.
olur da tencereyi açabilirseniz dış basınç atmosfer basıncına düşecek, 120 derecedeki karışımınız, bulunduğunuz yerdeki kaynama noktası neyse (erzurum'da düdüklü tencere patlatmak izmirden daha kötü olur lol) aradaki mcdeltat kadar, yani fazladan hapsettiği ısı kadar sıvıyı bir anda gaz hale geçirecektir, yani patlayacak ve sizi haşlayacaktır.
o sebeple elinize dokunabilecek kadar soğuyana kadar düdüklü tencereleri ellemeyin, garanti olsun...