我还在等锅开，怎么你已经辣上了？-EDN 电子技术设计

 在一个鸳鸯锅中，清水锅往往要比红油锅沸腾的要更慢，这个现象引起了小编的思考，这其中到底蕴含了怎样的物理机理呢？

火锅能够保留食材的鲜味和作为中国饮食文化中非常受到欢迎的一部分，以其丰富的口味和多样的食材深受人们喜爱。小编在和家人朋友们共度欢乐时光，共享火锅的过程中，突然发现了一个非常有意思的现象。在一个鸳鸯锅中，清水锅往往要比红油锅沸腾的要更慢，这个现象引起了小编的思考，这其中到底蕴含了怎样的物理机理呢？

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要搞清楚这一点，我们首先得明白什么是沸腾？

火锅汤以液体的形式静静地躺在锅中，其中的大部分的内容物都是水。当火锅加热到一定的温度后，水的温度就不再继续上升，而是不断蒸发，保持一个稳定的温度。在一个稳定的大气压强的条件下，当液相的水不断吸热并蒸发，最终水的温度会达到一个稳定的状态，此时水的受热超过其饱和温度时，在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象，这个现象被称为沸腾。蒸发的过程中，液态的水吸热转化为了汽态，这一过程被称为相变。

值得一提的是，液体的沸点会受到压力的影响。一般来说，对于水而言，随着压力的升高，水的沸点也会相对应升高。基于这个原理，人们开发出了高压锅来更加高效地煮沸食物。而在高原地区，大气压强低，因此水的沸点较低，无法有效地煮熟食物。

对于火锅而言，通常我们是将大量的调料和火锅底料放入水中煮沸为底汤，以实现各式各样丰富的口味，比如番茄锅、麻辣锅、酸汤锅。

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对于鸳鸯锅来说，其配置往往是在一边放上麻辣牛油汤底，另一边只是用清水加上葱姜蒜调味。笔者在尝试鸳鸯锅的过程中，发现往往是麻辣锅先行沸腾，而清水锅往往需要再继续等待一段时间。这一现象看似简单，却蕴含着热量传导、比热、相变等物理学原理。

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可能原因一：汤的浓度对热传递的影响v7eednc

清汤火锅通常由水和少量调味料组成，而麻辣火锅采用了大量的牛油、香料、辣椒等作为调料。相比而言，两者成分的显著差异使得麻辣火锅的汤体更为粘稠，进而影响了热量在汤底中的传递。

热量的传递通常存在三种方式：1.热传导，2.热对流，3.热辐射。

首先，热传导是物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。热传导必须有两个基本条件：一是必须有温差，二是必须直接接触（不同物体）或是物体内部传递。

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热传递的三种方式 | 图片来源于网络

由于流体的宏观运动，不同温度的流体发生相对位移而产生的热量传递现象被称为热对流。对流只能发生于流体中，且一定伴随着流体分子的不规则热运动产生的导热。如果我们再根据引起对流的原因进行进一步的分类，对流还可分为自然对流和强制对流。如果流体发生了相变的过程，那么对流传热还能被分类为沸腾传热和凝结传热。对于水而言，相比于热辐射和热传导，热对流占据了热量传递中非常重要的一部分。在没有外界因素的影响下，火锅中的汤发生的对流过程一般可认为是自然对流，水的自然对流的导热系数在200~1000 W/(m² ℃)的范围内。

物体由于热的原因会发出辐射能，这一现象被称为热辐射。物体之间通过热辐射交换热量的过程为热辐射传热。

麻辣汤底中添加的油脂和调料使汤底更加粘稠。高粘度的液体的对流效率要显著低于低粘度的液体，因此在热对流过程中表现出更低的导热效率。这意味着麻辣锅中被加热汤底向外散失热量的效率相比于清汤锅更低，因此热量更容易聚集，促进了麻辣锅的沸腾过程。

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辣锅中的油脂可能阻碍了汤的对流过程v7eednc

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可能原因二：麻辣汤底表面的油脂层阻碍了热的传递v7eednc

麻辣汤底中由于加入了大量的油脂，这些油脂密度低于清水，且不互溶，因此其表面相对于清汤锅会形成一层油脂覆盖物。在大气压下，相对于水来说，油脂的沸点要远高于水，相比于水更不容易挥发，并且油脂的导热系数低于水。因此，形象一点地描述来说，这些浮在水面上的油就像是一个被子一样，盖在了水上。当温度不断升高，油脂就像保温层一样，阻碍了水和空气之间直接的热量传递。同时，由于油脂的沸点要远高于水，因此当水大量挥发并带走大量热量时，油脂却难以发生挥发，因此阻碍了沸腾传热的过程。因此，这些原因也是促进麻辣锅更容易沸腾的原因。

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可能原因三：更低比热容的油脂影响了汤的比热v7eednc

比热容反应了温度降低或升高1度时，单位质量的某种物质所放出或吸收的热量，在数学上可以表示为C=ΔQ/ΔT，其中ΔQ为单位质量物质吸收或放出的热量，ΔT为对应升高或降低的温度。在大气环境下，大气压强一般认为保持稳定，因此我们研究的一般为等压比热C_p。

相比于清水而言，相同质量的油脂的比热容更低。因此，对于等质量的清水和油脂，相等的热量会使油脂升到更高的温度。在鸳鸯锅中，可以认为清汤和麻辣烫的质量相近。并且麻辣锅底的火锅汤中含有的油脂量要远多于清汤锅，因此，当油脂和水相互混合形成汤时，可以等效视为汤的整体比热容降低。因此，在输入的热量条件相同时，汤所达到的温度更高，更容易达到沸点。

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结语v7eednc

通过以上分析，结合我们的生活实际，笔者认为清汤火锅比红油火锅更慢沸腾这一现象，本质上受到了热传导效率以及比热容等多种因素共同作用的结果。对于这样一个日常饮食中的一些小细节，这里面的物理机制也非常复杂。那么读者朋友们，你们认为这其中是否还有其它的因素并未提及呢？

参考文献：v7eednc

[1]刘洪勤.液体的粘度与导热系数间的关系[J].石油化工,1993,22(2):101-106.v7eednc

[2]杨世铭,陶文铨.传热学(第4版)[M].高等教育出版社,2006.v7eednc

[3]什么是对流？https://cn.comsol.com/multiphysics/what-is-convection?parent=fluid-flow-heat-transfer-and-mass-transport-0402-382.v7eednc

[4]稀溶液的依数性——沸点升高公式推导.https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1347629.html.v7eednc

编辑：*0v7eednc

责编：Ricardo

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