Ao ferver água a partir de água fria, que efeito tem uma tampa no tempo de fervura? Aumenta ou diminui o tempo de fervura? Quanto é que a tampa fervura? Porquê?
Sim, a água caldeira é mais rápida com a tampa colocada.
A razão é simples: para ferver, a água tem de ser aquecida até ao ponto de ebulição (está bem, isso era óbvio). No entanto, enquanto o calor é introduzido no fundo do pote, também se está a perder calor no topo do pote, através de três meios: arrefecimento por evaporação, e convecção de ar do calor longe da superfície da água, e radiação da superfície (esta última é provavelmente a menos significativa).
É como ir lá para fora sem chapéu - é preciso trabalhar mais para se manter quente, porque se está a perder calor mais rapidamente. Da mesma forma, a chama tem de introduzir energia para compensar o arrefecimento no topo do pote.
Com a tampa no pote, o arrefecimento por convecção será substancialmente reduzido, pois o ar frio não poderá circular directamente na superfície da água para o arrefecer; o arrefecimento por radiação será ligeiramente reduzido, pois o calor terá de irradiar ou convectar para a tampa, para depois irradiar de lá.
Adicionalmente, com a tampa no pote, a água evaporada não pode difundir-se ou convectar-se para dentro da sala. Em breve atingirá o equilíbrio da pressão de vapor e começará a condensar quase tão rápido como evapora, devolvendo grande parte do calor latente da evaporação tão rápido como se perde (não é uma recuperação total, porque o pote com tampa não é hermético).
Assim, o maior dos efeitos de arrefecimento será reduzido.
O chapéu está no pote, por assim dizer :-) Este artigo em Mind Your Decisions mostra medidas experimentais reais em casa. Ferver 16 onças de água:
O pote coberto fervia mais rapidamente aos 4 minutos e 15 segundos. O pote descoberto levou mais 30 segundos a ferver aos 4 minutos e 45 segundos.
Terá de decidir se a diferença de tempo é importante para si. Certamente irá cortar a sua conta de electricidade ou gás numa pequena quantidade.
É o isolamento reduzido do arrefecimento - essencialmente - como um chapéu, que é o verdadeiro efeito da tampa.
A água evapora no topo da panela, retirando parte do calor da frigideira. Colocar uma tampa reduz a quantidade de evaporação.
Por uma razão semelhante, deve colocar sal na água quando esta já está a ferver. O sal aumenta a densidade da água, aumentando assim o ponto de ebulição (começa a ferver a uma temperatura mais elevada).