Андрей Варламов - Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

1. Пицца Маргарита с начинкой из базилика, моцареллы и помидоров воспроизводит три цвета итальянского флага

В начале XX века итальянцы массово эмигрировали в США и другие страны, а с их расселением по миру повсеместную известность приобрела и пицца. Сегодня она уже не просто итальянское национальное блюдо – многие американцы считают, что пиццу придумали в их стране! Там существуют чикагская, нью-йоркская, калифорнийская и другие разновидности пиццы. Да и в Италии за пределами Неаполя пицца стала принимать самые разнообразные формы: например, от пышной неаполитанской пиццы с толстыми краями заметно отличается хрустящая и тонкая римская пицца. С процессом приготовления именно римской пиццы мы познакомились благодаря Антонио – пиццайоло одной из популярных среди римлян пиццерий вдали от туристических троп Вечного города.

Антонио начинает готовить тесто для пиццы заранее, за несколько часов. Оно похоже на дрожжевое: тоже готовится из пшеничной муки, воды, дрожжей и оливкового масла (при желании можно добавить щепотку соли). Масса воды должна немного превышать половину массы муки, а дрожжей следует добавлять примерно 20 г на килограмм муки.

После того как тесто хорошо замешивается, пиццайоло оставляет его на несколько часов, и за это время тесто увеличивается в объеме. Что с ним при этом происходит? Под действием дрожжей происходит процесс брожения, аналогичный спиртовому брожению (см. главу 14, «Искусство виноделия»). При брожении теста происходят различные сложные процессы: микробиологические, физические и биохимические Пшеничная мука на 70 % состоит из крахмала (см. врезку «Сахара, крахмал и углеводы»), который дрожжи в процессе брожения разлагают. В тесте выделяется углекислый газ. Он образует мельчайшие пузырьки, которые остаются в тесте и тем самым заставляют его «подниматься».

Теперь, когда тесто можно выпекать, рассмотрим, как распространяется тепло в печи для пиццы и в самой пицце. Напомним, что существует три механизма теплопередачи (илл. 2):

• тепловое излучение: передача тепла осуществляется путем поглощения или испускания электромагнитного излучения (например, Солнце нагревает Землю благодаря излучению, см. главу 7, «Температура Земли»);

• конвекция: в жидкостях и газах она представляет собой направленное движение материи (например, тепло, излучаемое земной корой, распространяется в атмосфере воздушными потоками, см. главу 7, «Конвекционный нагрев атмосферы Земли»);

• теплопроводность: колеблющиеся атомы и электроны из горячих областей передают часть своей кинетической энергии в менее нагретые (например, желток погруженного в кипящую воду яйца затвердевает благодаря теплопроводности скорлупы, белка и своей собственной, см. главу 17, «Чем вареное яйцо отличается от сырого?»).

2. Три вида теплопередачи на примере стены с двойным остеклением. Слой воздуха между двумя стеклами препятствует теплообмену между воздухом снаружи и внутри

Каково же распределение ролей между теплопроводностью, излучением и конвекцией при приготовлении пиццы? При помощи несложных вычислений попробуем найти ответы на эти вопросы, вместо неизвестных величин используя приблизительные данные.

В пиццерии, где Антонио выпекает свою пиццу, печь топится дровами, а ее рабочая поверхность выложена огнеупорным кирпичом. Температура в печи, по словам Антонио, достигает 325–330 °C.

Что же происходит с будущей пиццей при ее нагревании в печи? С одной стороны, ее температура повышается, а с другой – этот нагрев вызывает физические преобразования и химические реакции, которые придадут пицце текстуру, вкус и запах. Температура теста T 0 на выходе из холодильника – примерно 10 °C. Пиццайоло придает ему форму диска и добавляет начинку. В процессе выпекания пицца в своем объеме достигает некоторой температуры T 1 . Представляется разумным оценить T 1 в 100 °C. Действительно, печь достаточно раскалена, для того чтобы быстро довести тесто до этой температуры, а содержащаяся в тесте вода, испаряясь, не позволяет ей подняться выше. В самом деле, известно, что при нормальном давлении вода находится в равновесии с паром при температуре 100 °C. Конечно, вода, содержащаяся в пицце, не является чистой (в частности, она содержит соль), но температура ее кипения отличается от 100 °C незначительно.