หม้ออัดเเรงดัน หลักการทำงานที่สามารถอธิบายได้ด้วยฟิสิกส์

หลายคนคงเคยช่วยคุณพ่อคุณแม่ทำอาหาร หรือดูรายการแข่งขันทำอาหาร อาจจะเคยเห็นหม้ออัดแรงดัน หรือ Pressure Cooker ซึ่งเป็นตัวช่วยร่นระยะเวลาในการต้มหรือตุ๋นอาหารให้สุก เปื่อยนุ่มได้ในระยะเวลาสั้นๆ แล้วประเด็นคือ หม้ออัดแรงดันมันมีหลักการทำงานยังไงที่สามารถอธิบายได้ด้วยฟิสิกส์ละ...?

.

ก่อนอื่นเลยต้องอธิบายก่อนว่า น้ำมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C, มีสถานะเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิสูงกว่า 0°C, และเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สหรือไอน้ำเมื่ออุณหภูมิสูงถึง 100°C แต่ทั้งหมดนี้จะเกิดขึ้นที่ความดัน 1 บรรยากาศ

.

ซึ่งโดยหลักการแล้วอุณหภูมิที่ทำให้น้ำเกิดการเปลี่ยนสถานะ จะขึ้นอยู่กับความดันด้วย เราอาจดูได้จาก phase diagram ของน้ำ ถ้าความดันของน้ำสูงกว่า 1 atm จุดเดือดของน้ำจะสูงกว่า 100°C และในทางกลับกันถ้าความดันต่ำกว่า 1 atm น้ำจะมีจุดเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C ได้ ซึ่งเราอาจจะเคยเห็นสิ่งนี้ได้ตอนที่เราไปเที่ยวบนยอดดอยที่อยู่สูงๆ บนนั้นอากาศจะมีความหนาแน่นที่ลดลง เลยทำให้ความดันลดลงต่ำกว่า 1 บรรยากาศด้วย ซึ่งถ้าเราต้มน้ำบนดอยก็จะพบว่าน้ำสามารถเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C ได้นั้นเอง

.

โดยปกติแล้วหม้ออัดแรงดันจะมีฝาปิดพร้อมที่ล็อค และตัวหม้อสามารถทนแรงดันได้มากกวา่ปกติของหม้อทั่วไป เมื่อปิดและล็อคฝาหม้อสนิทจะไม่มีไอน้ำเล็ดลอดออกมาในระหว่างปรุงอาหารเลย พอได้รับความร้อนก็จะทำให้น้ำในหม้อมีความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น จนความดันในหม้อสูงขึ้นได้ไปมากกว่า 1 atm ได้ น้ำก็จะเดือดและกลายเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิสูงกว่า 100°C

.

ไอน้ำจะทำหน้าที่เป็นตัวส่งความร้อนไปให้อาหารที่อยู่ในหม้ออย่างต่อเนื่อง อาหารในหม้อก็จะได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 100°C ทำให้เส้นใยในผักหรือเนื้อสัตว์แยกตัวออกจากกัน อาหารจึงสุกและเปื่อยนุ่มได้เร็วกว่าการต้มในหม้อแบบธรรมดา ซึ่งน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100°C จึงต้องใช้เวลานานกว่าที่จะทำให้อาการเปื่อยได้ตามที่เราต้องการ

.

เนื่องจากหม้ออัดแรงดันจะต้องรับแรงดันที่สูงมากๆ ได้ ตัวหม้อและฝาหม้อจึงต้องทำจากวัสดุที่มีความแข็งแรงและมีระบบการล็อกที่ป้องกันไม่ให้ฝาเปิดในระหว่างที่หม้อกำลังทำงานอยู่ นอกจากนั้นยังต้องมีรูระบายไอน้ำ (safety valve หรือ pressure regulator) ออกเมื่อความดันในหม้อสูงมากเกินไป เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นเมื่อแรงดันสูงกว่าที่หม้อจะทนได้

.

ข้อควรระวัง!!

ในกรณีที่ใส่อาหารในหม้ออัดแรงดันเยอะเกินไปจนไม่เหลือที่ว่างให้ไอน้ำขยายตัวได้ หรือรูระบายไอน้ำติดขัดทำให้ไม่สามารถระบายความดันในหม้อที่สูงได้ หรือการเปิดฝาหม้อในขณะที่อุณหภูมิสูงมากๆ อาจทำให้น้ำที่มีอุณหภูมิสูงมากดันฝาหม้อจนระเบิดออกมา ซึ่งเป็นอันตรายต่อผู้ใช้งานได้