Des phénomènes physiques dans la cuisine (Partie II)

Aujourd’hui, comme promis, nous faisons suite à l’article de la semaine dernière qui expliquait comment la température et la pression pouvaient jouer sur la dilatation et le changement de forme d’un objet.
Nous te proposons aujourd’hui, une petite série d’applications de ces phénomènes. On va  donc repasser en cuisine car notre ami extraterrestre aimerait bien se préparer un bon petit plat !

cocotte_1

L’autocuiseur ou la cocotte minute.

Comment se fait-il que les aliments cuisent plus rapidement dans une cocotte minute ?

Revenons tout d’abord à ce qui se passe dans une casserole (non couverte) chauffée contenant de l’eau.
Comme tu le sais peut-être, les molécules d’eau s’apprécient beaucoup et sont liées. Mais néanmoins, elles bougent et glissent les unes sur les autres.

Fig 1 : Les molécules d’eau aiment se lier entre elles
Les molécules d’eau aiment se lier entre elles

Lorsque tu chauffes, tu vas leur permettre de s’agiter de plus en plus. A partir d’une certain moment, elles sont si secouées qu’elles ne tiennent plus en place et  s’échappent de l’emprise de leurs congénères . C’est là qu’apparaît la vapeur qui s’échappe de la casserole.

vaporisation

Cela se produit à une température précise : 100 °C. C’est la température à laquelle l’eau bout à la pression atmosphérique. Tu auras beau continuer à chauffer, la température restera bloquée à cette valeur de 100°C tant que la vapeur et le liquide seront tous les deux présents.

EAU et CHANGEMENT D'ETAT

Bref, faire cuire à l’eau dans une casserole ne permettra pas de dépasser cette température maximale de 100 °C*.

Dans une cocotte-minute, les choses se passent différemment car, dans ce cas, il y a un couvercle fermé hermétiquement et cela change tout ! En plus, contrairement aux deux expériences de la semaine dernière où les récipients pouvaient se déformer et donc modifier leur volume (la bouteille de lait et le ballon), ici les parois de ta cocotte sont très rigides et résistantes.
Lorsque la vapeur se forme, elle ne peut pas s’échapper et s’accumule au-dessus de la surface de l’eau ce qui fait que la pression augmente dans la cocotte.

NB *: Il y a certains cas très particuliers où l’eau d’un récipient ouvert peut dépasser 100°C sans bouillir, mais nous en parlerons une prochaine fois.

cocotte_2

Et alors ?
Sous l’effet d’une pression plus élevée que la pression atmosphérique, les molécules de liquide ont plus de mal à bouger et à s’échapper de l’emprise de leurs congénères. Il faut donc qu’elles s’agitent particulièrement fort pour devenir indépendantes : cela revient à dire que la température devra être plus élevée pour que l’eau puisse vraiment bouillir.

Jusqu’où va-t-on ?
La pression dans une cocotte minute monte jusqu’à deux fois la pression atmosphérique. Et la température s’élève jusqu’à environ 120 °C ce qui permet alors de cuire les aliments beaucoup plus vite car les réactions chimiques sont accélérées !
C’est grâce à la soupape qu’on arrive à éviter l’explosion. La pression augmente mais à partir de 2 fois la valeur de la pression atmosphérique (environ), la vapeur parvient à s’échapper par le « point-faible » de la cocotte : la soupape.
Mais attention, ce que tu vois s’échapper à ce moment là, ce n’est déjà plus de  la vapeur (gaz invisible) mais de la vapeur qui s’est condensée c’est-à-dire de minuscules gouttelettes d’eau : un sorte de brouillard se forme à cause de l’air plus froid au-dessus de la cocotte (comme nous l’avions expliqué ici).

Par contre, lorsque la cocotte se refroidit après usage, il faudra veiller à ce que la soupape reste ouverte sinon impossible d’ouvrir ta marmite. C’est le même phénomène que celui observé avec la bouteille de lait qui se déforme : à cause de la condensation (et du bouchon fermé), la pression interne est plus faible que la pression extérieure.

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Le cas du pop-corn
C’est également le même processus qui se déroule lorsqu’on fabrique du pop-corn à partir de maïs. Là aussi la chaleur permet de vaporiser de l’eau et de monter en pression. Lorsqu’elle est suffisamment élevée, la paroi du grain de maïs se fendille et l’intérieur se dilate.

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Dessin de Clément (Blog « Dessine moi un proton« )

D’autres recettes ?
Beaucoup d’autres excellents plats reposent sur ce principe de la vaporisation de l’eau (pendant la cuisson) qui fait gonfler les préparations…
C’est le cas des soufflés par exemple (même si les scientifiques n’ont pas encore fini de tout comprendre dans l’histoire des soufflés).

souffle

Pour en savoir plus :
– sur les soufflés : lien
 sur le pop-corn : lien

Auteur : Pascale Baugé – Le Monde et Nous
Illustrations : Stefcomics – Dessine moi un proton

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