4.64. Тепловая трубка и картофельные колючки

Чтобы потратить меньше времени на приготовление в духовке куска свинины или крупной индейки, можно воткнуть в мясо снизу вверх и под углом тепловую трубку. Это приспособление состоит из полой запаянной трубки с пористой вставкой внутри. В трубку налито небольшое количество жидкости (например, воды). Нижний конец трубки — либо большой сплошной металлический цилиндр, либо кусок металла поменьше с несколькими ребрами. Кажется, что тепловая трубка устроена неправильно: непонятно, почему она внутри полая. Ведь она должна передавать тепло разогретой духовки внутрь мяса. Не лучше ли было бы для этой цели использовать сплошной металлический стержень?

Когда пекут картофель, многие хозяйки втыкают в клубни гвоздики (или металлические прутики), чтобы жар духовки попадал внутрь картофелин. Считается, что, поскольку металл проводит тепло гораздо лучше, чем картофель, воткнутый гвоздик позволит уменьшить время, необходимое для приготовления печеной картошки. Обычно на это требуется около часа. Почему же такие «картофельные колючки» позволяют уменьшить это время всего-то на несколько минут?

ОТВЕТ • Сплошной металлический стержень переносит тепло внутрь жарящегося куска мяса благодаря теплопроводности. Но это медленный процесс. Ускорить перенос тепла позволяет тепловая трубка. Когда мясо внутри еще холодное, тепловая трубка переносит тепло в несколько тысяч раз быстрее, чем сплошной металлический стержень того же размера.

Тепло передается быстро благодаря жидкости в трубке и устройству ее нижнего торчащего наружу конца. У него большая площадь поверхности, поэтому здесь интенсивно поглощается тепловая энергия, поступающая как от разогретого воздуха внутри духовки, так и благодаря тепловому излучению ее стенок. Постепенно жидкость внутри трубки превращается в пар, на что требуется большое количество энергии. Затем горячий пар поднимается по наклонной трубке в другой ее конец, где мясо холодное. Поскольку вокруг холодно, пар конденсируется, и при этом высвобождается тепловая энергия, затраченная на образование пара. Высвободившееся тепло расходится от трубки вглубь мяса. Одновременно конденсат спускается обратно в горячий конец либо по стенкам трубки, либо по пористой вставке. Когда жидкость вновь попадает в горячую часть трубки, она превращается в пар, и цикл повторяется. Поскольку в процессах парообразования и конденсации участвует большое количество тепловой энергии, передача тепла в мясо происходит существенно быстрее, чем за счет теплопроводности сплошного металлического стержня.

Обычным «картофельным колючкам» не удается существенно сократить время приготовления картошки, поскольку их торчащие наружу концы настолько малы, что очень медленно поглощают тепло от нагретой духовки. Если бы они были массивнее или на них были бы ребра, то скорее оправдали бы возлагаемые на них надежды.