Pizzabackmethode - Wärmeleiten < Thermodynamik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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Hallo!
Ich reflektiere gerade folgendes alltagspraktische Problem:
Eine Pizza soll möglichst lecker werden beim Backen. Unstrittig ist dabei, dass dazu die Pizza in möglichst kurzer Zeit möglichst viel Hitze abbekommen soll. (Natürlich nicht auf extrem hohe Temperaturen bezogen, sondern nur die in der üblichen Backofenrange)
In einem Video von Quarks wird dies "semi-wissenschaftlich" untersucht und festgestellt, dass ein dickes Stahlblech ("Pizzablech") noch bessere Ergebnisse liefert als der sogenannte "Pizzastein". Begründet wird dies mit der Wärmeleitfähigkeit.
Ich bin zwar Physiklehrer, habe aber von Thermodynamik nicht viel Ahnung (ist nur ein optionales Seitenthema in der Schule). Würde aber auch gerne meine Pizza lecker bekommen  und daher das richtige kaufen.
Zunächst würde ich gerne eine bessere Einschätzung bekommen, wie sich folgende Dinge verhalten:
- wie stark kühlt die Pizza (der einfachheithalber mit Null Grad Starttemperatur angenommen) den (der einfachheithalber mit 300 Grad angenommen) Stein oder das Stahlblech ab?
- nach der Behauptung im Video liegt das bessere Pizzabackergebnis an der Wärmeleitfähigkeit des Stahls. Ist dies der einzige Faktor? Oder spielt auch noch die Menge der gespeicherten Wärme (wohl durch die Dicke des Steins/der Stahlplatte beeinflusst) eine Rolle. Und wie nennt man die Wärmeaufnahmefähigkeit pro kg - ist das die spezifische Wärmekapazität?
- wenn man sich nun nur aufgrund des Befundes für die Stahlplatte entscheidet: ist nun auch noch zu berücksichtigen, wie diese mit dem Ofenwänden (=Wärmequelle) verbunden sind? Also wie sehr verschlechternd wirkt es sich aus, diese Stahlplatte auf einen Null-Acht-Fuffzehn-Rost zu legen und somit nur eine indirekte Verbindung zur Backofenwand herzustellen?
As usual: hocherfreut über Antworten!:-D
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Vergleichen wir mal eine Granit-Platte mit einer gleichschweren Stahlplatte.
Um die Granitplatte 1° wärmer zu machen, musst du ca. die doppelte Energie wie bei der Stahlplatte hineinstecken. Das bedeutet, dass du etwa doppelt so lange warten musst, biss sie die selbe Temperatur erreicht.
Legst du nun die Pizza auf und wartest, bis sich die Platte um 1 ° abgekühlt hat, hast du auch bei der Granitplatte die doppelte Energie wie aus der Stahlplatte in die Pizza bekommen.
Nehmen wir an, beide Platten haben 300° beim Auflegen der Pizza und du heizt nicht weiter. Nehmen wir an, die Pizza ist dann gar, wenn die Granitplatte auf 250° abgekühlt ist. Dann wäre die Stahlplatte auf 200° abgekühlt (reicht noch zum Backen), auf der Granitplatte könntest du jetzt noch eine zweite Pizza backen, bis du bei 200° wärest.
ABER!:
Die Platten kühlen sich an der Kontaktfläche Pizza-Platte ab. Dort wird die Platte schnell kalt, jetzt müsste die fehlende Temperatur aus der restlichen Platte nachgeliefert werden, und das würde bei der Granitplatte etwa doppelt so lange dauern wie bei der Eisenplatte. Heißt: Während die Stahlplatte ziemlich gleichmäßig auf 200° herunterfährt, fährt die Granitplatte an der Kontaktfläche vielleicht auch auf sagen wir mal 230° herunter, während ihr Restkörper noch 280° hat.
Außerdem: Wenn du die Energie beständig dadurch nachlieferst, dass du die Platten weiter heizt, bleiben beide im Inneren z.B. auf 300°, aber die Kontaktfläche beim Stahl ist vielleicht 290°, die beim Granit aber nur vielleicht 230°.
Als Vergleich folgendes Bild: Wenn du Wasser auf eine schiefe Rinne schüttest, läuft es schnell herunter, wenn du gleich viel Honig draufschüttest, ist der zwar schwerer, aber du kannst lange warten, bis er unten ist...
Fazit: Bei der Stahlplatte ist es etwa wie bei einer Gasflamme: an, die Energie kommt schnell, aus, die Energie nimmt schnell ab. Beim Stein etwa wie bei einer Herdplatte: an, es dauert eine Weile, aus, es ist noch länger heiß.
(Dass einerseits die Energie beim Granit doppelt so groß wie beim Stahl ist und andererseits auch die Wärmefließgeschwindigkeit, ist zufällig bei diesen Stoffen so. Gründsätzlich hat das eine mit dem anderen wenig zu tun.)
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Vielen Dank HJKWeseleit!
Ich bin noch a bissl am Drübernachdenken..Du gibst als Hilfe die schräge Ebene mit den Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität. Mmhm, wäre ein Vergleich mit geladenen Plattenkondensatoren, die über die „Pizza“ entladen werden und optional parallel anschließbarer Spannungsquelle(Backofenwände) möglich? Passt dann der Vergleich Wärmekapazität=Kondensatorkapazität, Wärme=Ladungen, Wärmeleitfähigkeit=Widerstand (bzw elektrische Leitfähigkeit)?
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Ja, das kann man so sehen. Wobei der Widerstand beim Auf- (=Anheizen) und Entladen (=Backen) beim Kondensator mit der größeren Kapazität (=Steinplatte) größer ist (fürs Laden und Entladen am selben Kondensator aber ruhig derselbe).
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