Air biasanya mendidih pada 100 darjah Celsius, dan tidak kira sekuat mana anda memanaskan periuk terbuka, air tidak boleh menjadi lebih panas daripada itu; haba tambahan hanya menukar lebih banyak air kepada wap. Ini menetapkan had sepantas mana makanan masak.
Periuk tekanan ditutup rapat, jadi wap yang terhasil tidak dapat terlepas dan tekanan di dalamnya meningkat. Bagi kuantiti gas yang tetap, menaikkan tekanan berkait dengan suhu yang lebih tinggi, dan tekanan lebih tinggi turut menolak takat didih air melebihi 100 darjah. Air kini boleh mencapai mungkin 120 darjah sebelum mendidih, jadi makanan berada dalam persekitaran lebih panas dan masak dengan ketara lebih cepat, menjimatkan bahan api.
Hubungan yang sama, secara songsang, menjelaskan mengapa air mendidih di bawah 100 darjah di gunung tinggi, tempat tekanan udara lebih rendah.
Dalam SPM, anda patut mengaitkan tekanan, suhu dan hukum gas, serta menghubungkan takat didih dengan tekanan di atas cecair.
Salah faham biasa
- Periuk tekanan memasak lebih cepat kerana apinya lebih panas -> Apinya sama; air dan wap menjadi lebih panas kerana takat didih naik dengan tekanan.
- Air sentiasa mendidih pada 100 darjah Celsius -> Takat didih bergantung pada tekanan di atas cecair, jadi ia lebih tinggi di bawah tekanan dan lebih rendah di gunung.
- Menutup periuk hanya memerangkap haba seperti selimut -> Menutupnya menaikkan tekanan, dan itulah yang membenarkan suhu lebih tinggi serta masakan lebih cepat.
Fizik di sebaliknya
Bagi jisim gas tetap yang dikekalkan pada isi padu malar, hukum tekanan menyatakan bahawa tekanan berkadar terus dengan suhu mutlak: P/T adalah malar, atau P₁/T₁ = P₂/T₂, dengan suhu diukur dalam kelvin (K). Tekanan P dalam pascal (Pa), dan 0 °C bersamaan 273 K.
Di dalam periuk tekanan yang tertutup rapat, wap yang terperangkap tidak dapat terlepas, jadi apabila suhu naik, tekanan turut memanjat. Katakan gas bermula pada 100 kPa dan 300 K dan dipanaskan ke 350 K pada isi padu malar.
Tekanan baharu ialah P₂ = P₁ × T₂/T₁ = 100 kPa × 350 K ÷ 300 K = 116.7 kPa.
Tekanan yang lebih tinggi itu menekan permukaan air dan menaikkan takat didih melebihi 100 °C yang biasa, jadi air dan wap boleh menjadi lebih panas sebelum mendidih habis. Makanan yang dikelilingi air dan wap pada suhu lebih tinggi ini masak lebih cepat.
Rangkaiannya mudah: isi padu tertutup, tekanan naik, takat didih lebih tinggi, masakan lebih panas.
Lihat dalam kehidupan seharian
Bayangkan seketul daging lembu liat untuk rendang, atau seperiuk kacang kering, yang memerlukan dua tiga jam didihan perlahan dalam periuk bertutup biasa. Dalam periuk terbuka, air terperangkap pada 100 °C tidak kira setinggi mana api, jadi melembutkan daging atau kacang itu lambat.
Tutup rapat makanan yang sama dalam periuk tekanan, dan wap yang terperangkap menolak tekanan naik, mengangkat takat didih melebihi 100 °C. Kini makanan berada dalam air dan wap yang lebih panas daripada yang mampu dicapai periuk biasa, dan rendang atau kacang yang sama menjadi empuk dalam sebahagian kecil masa, menggunakan lebih sedikit gas.
Anda boleh mendengar fiziknya berfungsi: pemberat kecil di atasnya bergoyang dan berdesis ketika melepaskan wap berlebihan, mengekalkan tekanan, dan justeru suhu, pada aras tinggi yang tetap. Apabila masakan selesai, melepaskan wap menurunkan tekanan, takat didih jatuh semula ke 100 °C, dan barulah selamat membuka penutup.
Bagaimana ia muncul dalam SPM
Dalam Kertas 2, idea ini diuji dengan kata perintah seperti nyatakan, terangkan, hubungkaitkan dan selesaikan. Anda mungkin menyatakan hukum tekanan, menerangkan mengapa periuk tertutup memasak lebih cepat, atau menggunakan P₁/T₁ = P₂/T₂ dengan suhu ditukar kepada kelvin.
Dalam bab Haba yang sama, ia tergolong dalam hukum gas, bersama hukum Boyle yang mengaitkan tekanan dan isi padu, serta hukum Charles yang mengaitkan isi padu dan suhu. Ia juga berkait dengan haba pendam tentu, kerana pendidihan ialah perubahan keadaan, dan dengan idea bahawa takat didih cecair bergantung pada tekanan di atasnya.
Satu tugasan kerap ialah menghuraikan eksperimen hukum gas dan mengira tekanan, isi padu atau suhu yang tidak diketahui, sentiasa menukar Celsius kepada kelvin dahulu. Ingat bahawa suhu dalam hukum gas mesti mutlak, jadi tambah 273 pada nilai Celsius sebelum menggantikan.
Membawa unit yang betul dan menggunakan kelvin ialah dua tabiat yang mengekalkan jawapan ini betul.
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)