Düdüklü tencere neden hızlı pişirir? Kaynama noktası ve basınç

Sabah yedi. Akşamdan suya yatırılmış nohut süzülmüş, düdüklü tencereye konmuş, kapak kilitlenmiş. Bir süre sonra mutfağı tanıdık bir ıslık doldurur. Aynı nohut açık bir tencerede bir saati, bazen daha fazlasını isterdi; düdüklü tencerede ise çoğu zaman bunun küçük bir kısmında yumuşar. Kapakla düdük arasındaki o küçük düzenek, pişirme süresini nasıl bu kadar kısaltıyor?

Cevap, okulda çoğumuzun ezberlediği ama pek sorgulamadığı bir cümlede saklı: “Su 100 °C’de kaynar.” Bu cümle eksiktir. Doğrusu şöyle: Su, deniz seviyesinde ve normal hava basıncında 100 °C’de kaynar. Basınç değişince kaynama sıcaklığı da değişir ve düdüklü tencerenin bütün sırrı buradadır.

Kaynamak tam olarak ne demek?

Bir bardak suyu masada bıraksan birkaç gün içinde azaldığını görürsün. Su her sıcaklıkta biraz buharlaşır: Yüzeydeki hızlı moleküller sıvıdan kopup havaya karışır. Kapalı bir kapta bu buhar bir basınç oluşturur; buna suyun buhar basıncı denir. Sıcaklık arttıkça moleküller hızlanır ve buhar basıncı hızla büyür: 20 °C’de yaklaşık 2,3 kPa olan buhar basıncı 80 °C’de yaklaşık 47 kPa’ya, 100 °C’de yaklaşık 101 kPa’ya, 120 °C’de ise yaklaşık 199 kPa’ya çıkar.

Kaynama, buharlaşmanın yalnızca yüzeyde değil, suyun içinde de olmasıdır. Tencerenin dibinde bir buhar kabarcığı oluştuğunu düşün. Bu kabarcığın ezilmeden büyüyebilmesi için içindeki buharın basıncı, onu dışarıdan bastıran basınca eşit olmalıdır. Bu yüzden:

Su, buhar basıncı dış basınca eşit olduğunda kaynar.

Deniz seviyesinde hava ortalama yaklaşık 101,3 kPa (1 atmosfer) basınç uygular. Suyun buhar basıncı bu değere 100 °C’de ulaşır. Yani 100 °C, evrensel bir sabit değil, bu basınca özgü bir sayıdır.

Dağda su neden daha düşük sıcaklıkta kaynar?

Yükseldikçe başının üstündeki hava sütunu kısalır ve hava basıncı düşer. Daha düşük bir basınca ulaşmak için suyun o kadar ısınması gerekmez; kaynama sıcaklığı düşer. Standart atmosfer modeliyle hesaplanan yaklaşık değerler şöyle:

Kaba bir kural olarak her 300 metre yükselişte kaynama sıcaklığı yaklaşık 1 °C düşer. Gerçek hava basıncı hava durumuyla da biraz değişir; bu yüzden ölçümler birkaç onda bir derece oynayabilir.

Bu farkın mutfakta somut bir sonucu var: Pişmek, kabarcıklara değil sıcaklığa bağlıdır. Erzurum’da tencere İzmir’deki kadar coşkuyla fokurdar, ama içindeki su 6–7 °C daha serindir. Kuru baklagillerin yumuşaması, yumurtanın katılaşması, etteki bağ dokusunun jelatine dönüşmesi daha yavaş ilerler. Yüksek yaylalarda yemeklerin “bir türlü pişmemesinin” nedeni budur.

Düdüklü tencerenin hilesi

Düdüklü tencere bu oyunu tersine oynar: Basıncı düşürmek yerine yükseltir. Kapağındaki lastik conta tencereyi sızdırmaz biçimde kapatır. Su ısındıkça oluşan buhar dışarı kaçamaz ve içerideki basınç artar. Daha yüksek basınç, suyun kaynayabilmesi için daha yüksek bir buhar basıncı, yani daha yüksek bir sıcaklık gerektirir.

Basınç sonsuza kadar artmaz. Kapaktaki valf (düdük ya da ağırlıklı pim), içerideki basınç belli bir değere ulaşınca açılır ve fazla buharı bırakır. Mutfağı dolduran ıslık, bu kontrollü buhar çıkışının sesidir. Çoğu ev tipi düdüklü tencere, dışarıdaki havaya göre yaklaşık 0,5–1 bar (50–100 kPa) ek basınçla çalışır. Deniz kıyısında bu, suyun yaklaşık 110–120 °C’de kaynaması demektir.

İnce bir ayrıntı: Valf, içerideki basıncın dış basınçtan farkını ayarlar. Ankara’da dış basınç zaten düşük olduğu için aynı tencerenin içindeki sıcaklık deniz kıyısındakinden yaklaşık 2 °C daha düşük kalır. Yüksek yerlerde düdüklü tencerede bile pişirme süresinin biraz uzatılması önerisi buradan gelir.

Yirmi derece neden bu kadar fark eder?

100 °C ile 120 °C arasındaki fark küçük görünür, ama iki ayrı yoldan büyük etki yapar.

Birincisi, ısı yiyeceğin içine daha hızlı akar. Isı akışı sıcaklık farkıyla orantılıdır: 20 °C’deki bir nohut tanesi ile 120 °C’deki su arasındaki fark (100 °C), 100 °C’deki suyla olan farktan (80 °C) dörtte bir daha büyüktür.

İkincisi, yiyeceği yumuşatan değişimler sıcaklıkla hızlanır. Baklagillerde hücreleri birbirine yapıştıran pektin gibi maddelerin çözünmesi, ette kolajenin jelatine dönüşmesi, nişastanın su çekip şişmesi sıcaklık arttıkça belirgin biçimde hızlanır. Sonuçta nohut, kuru fasulye ya da kemikli et gibi uzun pişen yiyeceklerde süre çoğu zaman yarıya ya da daha aşağıya iner. Ne kadar kısalacağı yiyeceğe, parça büyüklüğüne ve tencereye göre değişir.

Düdüklü tencerede kabuk bağlamış bir kızartma ise olmaz. Kızarmanın arkasındaki Maillard tepkimesi yaklaşık 140 °C’nin üstünde hızlanır; tencerenin içi ise suyla dolu ve 120 °C civarındadır.

Kısa bir tarih: Papin’in “kemik yumuşatıcısı”

Düdüklü tencerenin atası 17. yüzyıla uzanır. Fransız fizikçi Denis Papin, 1679’da Londra’da sıkıca kapatılan bir kapta buharın basıncını artırarak kemikleri bile yumuşatabilen bir düzenek tanıttı ve ona “sindirgeç” (digester) adını verdi. 1681’de yayımladığı kitapçıkta bu kabın yemek pişirmede nasıl kullanılabileceğini anlattı. Papin, kabın patlamaması için fazla buharı dışarı bırakan bir emniyet valfi de tasarladı; bugünkü tencerelerdeki valfin fikir babası odur. Ev tipi düdüklü tencereler ise 20. yüzyılda yaygınlaştı.

Güvenli kullanım: Kuralların arkasındaki fizik

Düdüklü tencere, içinde 100 °C’nin üstünde su ve basınçlı buhar tutan bir kaptır. Kullanım kuralları keyfi değildir:

1. Basınç düşmeden kapağı açma. İçerideki su yalnızca yüksek basınç sayesinde sıvı kalır. Basınç birden düşerse bu aşırı ısınmış su anında kaynar; buhar ve yemek fışkırabilir. Basıncı tencerenin kılavuzunda anlatılan yolla düşür ve gösterge ya da pim inmeden kapağı zorlama.
2. Valfi ve contayı temiz tut. Tıkalı bir valf fazla buharı bırakamaz. Her kullanımdan önce valfin açık olduğunu, contanın çatlamadığını kontrol et; eskiyen contayı değiştir.
3. Doldurma sınırına uy. Tencereyi genellikle en çok üçte ikisine kadar doldur; nohut, kuru fasulye, pirinç ve bulgur gibi köpüren ve şişen yiyeceklerde en çok yarısına kadar. Köpük ve kabuklar valfi tıkayabilir.
4. Susuz kullanma. Tencerede buhar oluşturacak kadar sıvı olmalıdır.
5. Basınca ulaşınca ateşi kıs. Basıncı valf zaten sabit tutar. Harlı ateş yalnızca daha çok buhar kaçırır, suyu azaltır ve yakıt harcar.
6. Buhara karşı dikkatli ol. Buhar çıkarken yüzünü ve elini valfin üstüne getirme. Buhar, aynı sıcaklıktaki sudan daha çok yakar, çünkü deriye değince yoğuşur ve buharlaşırken aldığı büyük enerjiyi oraya bırakır.
7. Kendi tencerenin kılavuzuna uy. Çocuklar düdüklü tencereyi tek başına kullanmamalı.

Üç yaygın yanılgı

“Suya tuz atınca daha sıcak kaynar.” Çok az. 2 litre suya bir yemek kaşığı tuz, kaynama noktasını yalnızca yaklaşık 0,15 °C yükseltir. Tuzu atınca suyun bir anda köpürmesi ısınmadan değil, tuz kristallerinin pürüzlü yüzeyinde kabarcıkların kolay oluşmasından kaynaklanır. Tuz tat için atılır.

“Ateşi sonuna kadar açarsam kaynayan su daha da ısınır.” Açık tencerede kaynayan suyun sıcaklığını basınç belirler. Fazla ısı yalnızca daha çok suyu buhara çevirir. Su kaynadıktan sonra ocağı kısmak pişme hızını neredeyse değiştirmez.

“Düdük ne kadar çok öterse yemek o kadar iyi pişer.” Düdük, içerideki basıncın zaten sınıra ulaştığını söyler. Sürekli öten bir düdük, yalnızca fazla ısının buhar olarak dışarı atıldığını gösterir.

Özet

• Su, buhar basıncı dış basınca eşit olunca kaynar; deniz seviyesinde bu 100 °C’dir. Yükseldikçe basınç ve kaynama sıcaklığı düşer: Ankara’da yaklaşık 97 °C, Erzurum’da 93–94 °C, Everest’te yaklaşık 70 °C.
• Pişme hızını kabarcık değil sıcaklık belirler. Düdüklü tencere 0,5–1 bar ek basınçla suyu yaklaşık 110–120 °C’de kaynatır ve uzun pişen yiyeceklerde süreyi büyük ölçüde kısaltır.
• Güvenlik fizikten gelir: Basınç düşmeden açma, valfi ve contayı temiz tut, doldurma sınırına uy, basınca ulaşınca ateşi kıs.