V predchádzajúcich článkoch našej série sme sa venovali problematike tepla a jeho prenosu. Ukázali sme si, že prenos tepla vieme popísať difúznou rovnicou, v ktorej vystupuje difúzny koeficient D. Ten popisuje samotný materiál, ktorým sa teplo šíri. V tomto príspevku využijeme doteraz nazbierané vedomosti na prípravu tzv. lávového koláča.
Zrejme všetci sme sa v škole stretli s termínom laboratórne práce, či už to bolo na hodinách chémie, biológie alebo fyziky. Ide o jednoduché experimenty, na ktorých sa dajú vhodne demonštrovať základné zákonitosti prírody. Ich cieľom je, aby študenti nabrali okrem základných teoretických poznatkov aj praktické zručnosti.
Nedopečená delikatesa
V predchádzajúcich číslach sme si ukázali, že práve experimentovanie v kuchyni je vhodným prostriedkom, ktorým je možné tieto zručnosti získať. Teraz si uvedieme recept na prípravu obľúbeného dezertu známeho ako lávový koláč (v angl. chocolate molten cake). Ide o lahodný čokoládový dezert, ktorého príprava má viaceré úskalia. Práve pri nej je dobre vidieť, akú rolu pri práci v kuchyni zohráva šírenie tepla.
Ideálne pripravený lávový koláč má zvonka pekne upečené cesto, no po nakrojení je vidieť, že vnútri zostáva tekutý, po čom je odvodený aj jeho názov. Docieliť tento efekt je výzvou pre nejedného cukrára. Potrebné je dosiahnuť dostatočnú teplotu tak, aby sa cesto zvonka upieklo. Koláč sa však nesmie piecť príliš dlho, aby stred ostal ešte tekutý. Povedali by sme, že cesto je v rúre potrebné ponechať tak akurát. To je však veľmi neexaktné vyjadrenie. Na problematiku sa teda pozrieme z vedeckého pohľadu.
Šírenie tepla
Teplo sa bude šíriť smerom od povrchu do stredu cesta. Potrebujeme preto vystriehnuť správny moment, keď ešte stred koláča neprejde do tuhého skupenstva. Vieme, že v difúznej rovnici vystupujú tri veličiny: čas, hrúbka alebo aj vzdialenosť, do ktorej teplo preniklo, a difúzny koeficient.
V prípade, že by sme poznali hodnotu difúzneho koeficientu pre cesto lávového koláča a hrúbku, po ktorú by malo byť upečené, dokážeme vypočítať čas, počas ktorého musíme ponechať cesto v rúre. V našom experimente sa teda budeme usilovať o získanie hodnoty tohto koeficientu. Už pred ním však môžeme urobiť odhad. Na základe receptu a našich skúseností by sme očakávali, že hodnota D by mala byť blízka hodnote difúzneho koeficientu vody, teda približne 1,4 × 10-3 cm2/s.
Príprava cesta
Na cesto budeme potrebovať 120 g čokolády na varenie, 100 g masla, 120 g cukru, 5 vajec, 60 g múky a štipku soli.
Začneme prípravou vodného kúpeľa. Do hrnca nalejeme vodu a necháme zovrieť. Čokoládu spoločne s maslom vložíme do vhodnej nádoby. Tú umiestnime do vodného kúpeľa a miešame, kým sa čokoláda s maslom úplne nerozpustia.
Do inej nádoby rozbijeme vajíčka, nasypeme cukor a rozmiešame. Do tejto zmesi následne pomaly vmiešame čokoládovú zmes. (Keby sme celú horúcu zmes čokolády vliali do vajíčok naraz, zrazili by sa.) Do múky pridáme štipku soli a následne ju postupne sypeme do zmesi čokolády a vajíčok. Zmes neustále miešame.
Mgr. Patrik Čechvala
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje výsledky môžete posielať na adresu patrik.cechvala@fmph.uniba.sk.
