Physik in der Küche

Im Rahmen des Kapitels “Thermodynamik” (Wärmelehre) durften (bzw. mussten) die Schüler:innen der 6A und 6B im Physikunterricht möglichst systematisch die Eigenschaft der “spezifischen Wärmekapazität” von handelsüblichen Hühnereiern untersuchen.

Mit folgender Formel des Physikers Charles D. H. Williams kann man durch Einsetzen in sehr guter Näherung berechnen, wie lange ein Ei mit einer Masse  (in Gramm) kochen muss, damit es bei einer Starttemperatur  (z.B. Kühlschranktemperatur oder die Temperatur, bei der das Ei gelagert wurde) auf eine Endtemperatur  (im Kern des Eis) gebracht wurde, wenn das umgebende Wasser eine Temperatur  aufweist:

Um eine im Rahmen der Messinstrumente und verfügbaren (Küchen)Werkzeuge möglichst aussagekräftige Messreihe zu erhalten, mussten die Eier laut der obigen Formel mindestens 15 Minuten im siedenden Wasser verbringen, um den Kerntemperaturbereich von 90 °C zu erreichen. Sie waren also recht weit entfernt vom allseits beliebten Frühstücksei, das eine Kerntemperatur von ca. 64 °C erreichen sollte.

Der Einfachheit halber wurden die Eier dann von den Schüler:innen als homogene Festkörper mit einer Temperatur von 90 °C angenommen. Die Eier wurden dann in Wasser mit bekannter Masse und gemessener Temperatur „abgeschreckt“.

Anmerkung für die Osterzeit:

Abgeschreckte Eier sollten möglichst schnell verzehrt werden, da sich das Ei beim raschen Abkühlen zusammenzieht und dabei durch die poröse Schale Wasser ins eigentlich quasi keimfreie Innere des Eis gesaugt wird – Wasser ist aber nie ganz keimfrei, und das Innere des Eis bietet dann einen guten Nährboden für ein rasches Bakterienwachstum.

Durch Messung des Temperaturanstiegs im zuvor kalten Leitungswasser über einen gewissen Zeitraum ließ sich nun beim Abschrecken in guter Näherung herausfinden, wie viel Wärmeenergie von den Eiern auf das Wasser überging und daraus konnte letztlich dann die spezifische Wärmekapazität ermittelt werden.

Im Mittel ergab sich in den beiden Versuchsreihen eine spezifische Wärmekapazität von 2,8 J pro Gramm und °C, was verglichen mit den verfügbaren Literaturwerten zu den Bestandteilen eines Hühnereis (Eigelb, Eiweiß und die Schale, angenommen als überwiegend aus CaCO3 bestehend) durchaus plausibel erscheint.