למה עגבניה בתוך טוסט לוהטת כל כך? מדענית ישראלית סוף סוף הסבירה לנו

מאות שנים של תעלומות קולינריות מסתוריות - לרבות למה כל כך קשה לעשות צ'יפס נורמלי בתל אביב ומתי הפיתות בעיר יחליטו שעליות המחירים הספיקו להן - נטמעו, פחות או יותר בשגרת היומיום שלנו.

לעמוד האינסטגרם הטעים של וואלה! אוכל

פה איזו תופעה שמסובך מדי להבין, מדי פעם איזה עירבוב של חומרים שהייתם מתים לדעת איך בדיוק הם למדו לדבר באותה שפה, ובסוף, אם אתם חרוצים, אולי איזה גיגול עצל שלא עוזר לפתרון.

מזל שיש את "מדע גדול, בקטנה", ומזל שהמתנדבים החכמים של העמותה מתעסקים מדי פעם בזוטות שהן חיינו, ומסבירים אותן טוב יותר מכל מנוע חיפוש. או במילים אחרות - קבלו את ד"ר אלה לכמן מפרקת באמצעות מילים שגם אנחנו מבינים את הקטע הזה עם טוסט גבינה צהובה והעגבניה שלא מפסיקה לרתוח בתוכו.

"אחרי שאפיתם לחם מחמצת, ואולי אפילו גיבנתם גבינה מחלב ויוגורט כי כבר לא היה מה לראות בנטפליקס, נעשיתם רעבים. מכיוון שיש לכם גם לחם וגם גבינה - שנגיד שאתם ממש משקיענים והיא גבינה צהובה - ובתכל'ס כי זה טעים, אתם מכינים לעצמכם טוסט", כתבה בפוסט ויראלי בעמוד הפייסבוק של העמותה.

"מה שמים בטוסט? חמאה או מיונז, כמות נכבדת של גבינה צהובה, וגם פרוסות עגבניה - כי עגבניה זה טעים. אתם מחממים את הטוסט שלכם, אולי במחבת ואולי יש לכם טוסטר המכונה 'משולשים'. אחרי כמה זמן, הלחם פריך, הגבינה ניתכת וכל העסק נראה מאוד מזמין. אתם מחכים קצת שהטוסט יתקרר, ועכשיו הלחם חמים למגע והגבינה ממש סבבה. אתם נותנים ביס, וכל תוכנה של השמש כאילו נשפך לכם לתוך הפה, ולמה לעזאזל יש לי כוויה עכשיו ואני לא יכולה לטעום כלום. למהההה? מן הידועות היא שהטמפרטורה הכי גבוהה שנמדדה על כדור הארץ נמדדה בחתיכת עגבניה שמישהו שם לעצמו בטוסט (לא באמת). אבל למה?"

על פי לכמן, "בשביל להבין את זה, צריך קודם להבין איך דברים מתחממים ומתקררים. חום הוא צורה של אנרגיה. האנרגיה הזו יכולה להגיע על ידי מעבר ממשהו חם, או להתגלגל מצורה אחרת של אנרגיה. למשל, חיכוך הוא תופעה שבה אנרגיה מכנית או קינטית מתגלגלת לאנרגית חום. כשאנחנו שמים את הטוסט שלנו בטוסטר, אנחנו מעבירים את האנרגיה החשמלית לאנרגיית חום בטוסטר (בדרך כלל על ידי התנגדות חשמלית), ומקווים שהטוסטר יעביר חלק מהאנרגיה הזאת לטוסט שלנו והטוסט יתחמם".

"איך אנחנו מחליטים שהטוסט שלנו התחמם? מה קובע מתי הגבינה מותכת בדיוק בצמיגות הרצויה? לגבינה, או ליתר דיוק לרכיבים של הגבינה, יש טמפרטורת התכה מסוימת, וכשהגבינה מגיעה לטמפרטורה הזאת היא ניתכת", הסבירה לכמן, "אבל חום הוא לא טמפרטורה, למרות שלפעמים אנחנו אומרים 'למדוד חום' ומתכוונים למדידת הטמפרטורה של הגוף שלנו. כשאנחנו מחממים משהו, אנחנו מעלים את הטמפרטורה שלו אבל הקשר הוא לא ישיר, אלא תלוי בגודל שנקרא 'קיבול חום'.

"כמו המושג 'כלי קיבול' או המושג החשמלי של קיבול, קיבול חום הוא מדד לכמה אנרגיית חום דרושה כדי להעלות את הטמפרטורה של חומר מסוים. כדי להיות קצת יותר מדויקים, מגדירים גם את המושג 'קיבול חום סגולי', שהוא כמות החום שצריך לספק ליחידת מסה של חומר כדי להעלות את הטמפרטורה שלו במעלה צלסיוס אחת. הטמפרטורה של חומר עם קיבול חום נמוך תעלה יותר מאשר הטמפרטורה של חומר עם קיבול חום גבוה, אם תספקו להם את אותה כמות אנרגיה".

לכמן הוסיפה כי "לנוזלים באופן כללי יש קיבול חום יותר גבוה מאשר למוצקים, ומבין הנוזלים למים יש קיבול חום גדול (אבל לא הגדול ביותר). זה אומר שעל מנת לחמם מים לטמפרטורה מסוימת צריך להשקיע יותר אנרגיה מאשר אם היינו מחממים למשל לחם. אבל זה לא אומר רק את זה. כי אם קיבול החום הוא גבוה צריך הרבה אנרגיה בשביל לחמם את החומר במעלה, זה גם אומר שהחומר צריך לאבד הרבה אנרגיה כדי להתקרר במעלה.

"עכשיו הגענו לפתרון התעלומה. כשהטוסט יוצא מהטוסטר, כל המרכיבים שלו הם באותה הטמפרטורה - זו של הטוסטר - ואז, מחכים שהטוסט יתקרר. בעגבניה יש הרבה מים. בנוסף, העגבניה תחובה עמוק בתוך הגבינה והלחם כך שיכולת איבוד החום שלה לסביבה לא גבוהה במיוחד. אז יש לנו מה שהוא בסופו של דבר ספוג בצבע אדום עם מים (כן, זו רדוקציה מאוד קיצונית של עגבניה, אבל זרמו איתי פה), שבנוסף בודדנו אותו מהסביבה על ידי זה שציפינו אותו בגבינה מותכת. בזמן שהלחם והגבינה התקררו הרבה, העגבניה איבדה פחות מהחום שהם איבדו, ובגלל קיבול החום הגבוה שלה, גם המעט חום שהיא איבדה לא הספיק להוריד את הטמפרטורה שלה באופן ניכר.

"האנלוגיה המשעשעת לליבת השמש לא ממש נכונה - העגבניה לא התחממה יותר מהלחם או הגבינה. אבל בעוד הלחם והגבינה התקררו לטמפרטורה שאפשר לשים בפה בזמן שחיכיתם, העגבניה ממש לא. הדרך לצרף את העגבניה לטוסט שלכם היא לכן מראש לא לחמם אותה ולא לשים אותה בתוך הטוסט. במקום זה, שקלו את האפשרות להנות מפרוסות עגבניה קרירות לצד הטוסט החם שלכם, בלי שישרף לכם הפה".

שיחה טרנס-אטלנטית מרובת-פלטפורמות עם לכמן ועם אנשי "מדע גדול, בקטנה" שפכה מעט אור על הפוסט ועל הגורמים שהולידו אותו. "יש דברים שהם בחזית המדע, ואנחנו כמובן מתווכים דברים שמלהיבים אותנו בתחום המקצועי שלנו לקוראים", סיפרה, "אבל בעצם הפיזיקה מסביבנו כל הזמן, ויש תופעות או מושגים שידועים למדע הרבה מאוד זמן אבל אולי לא מוכרים לציבור הרחב".

לדבריה, "כמו שאנחנו כותבים על תורת המיתרים, או על חורים שחורים או חומרים טופולוגיים, אנחנו כותבים גם על למה האוזניות מסתבכות לכם בכיס, ואפילו על מוך בפופיק".

ומה באשר לעגבניה בטוסט? "פה תפסתי שתי ציפורים במכה - גם פתרתי את התעלומה לגבי העגבניה, וגם על הדרך הקוראים למדו את המושג של קיבול חום. בתגובות לפעמים יש דיון יותר מעמיק, כי מה לעשות שבעולם האמיתי בדרך כלל קורים כמה תהליכים ביחד. באופן כללי, אני מאוד אוהבת את העוקבים שלנו ואת היכולת לנהל דיון בתגובות".

היא הוסיפה כי התגובות החיוביות לפוסט מאוד שימחו אותה, במיוחד זו שאמרה "עכשיו הבנתי מה זה קיבול חום", והדגישה כי "בגלל זה אנחנו עושים את מה שאנחנו עושים. כל מי שפועל בעמותה עושה את זה בהתנדבות, כי כיף לנו להדביק אנשים בהתלהבות שלנו ממדע, וככל שזה מגיע ליותר אנשים זה יותר כיף".

עמותת "מדע גדול, בקטנה" (ע"ר מס' 580639797) הוקמה במטרה לגשר בין הקהילה המדעית לציבור הרחב באופן בלתי אמצעי. מטרתה היא לחשוף בפניו את התגליות המרגשות, הסיפורים מסמרי השיער והפרטים הקטנים המרכיבים את עולם המדע, ולשמור על אמינות, אובייקטיבית ודיוק.

מנהלי העמותה ומתנדביה הם מדענים פעילים או חובבים בעלי תארים מתקדמים במדעי הפיזיקה, הכימיה, הביולוגיה והרפואה - ולא אנשי תקשורת. כולם בעלי ניסיון רב בקריאת מאמרים מדעיים והנגשתם לציבור הרחב באמצעות עמוד הפייסבוק "מדע גדול, בקטנה", אתר האינטרנט, וארגון או השתתפות באירועים וכנסים מדעיים ברחבי הארץ.

ד"ר אלה לכמן נמצאת בעיצומו של פוסט-דוקטורט במעבדה לחומרים קוונטיים במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת ברקלי שבקליפורניה. במהלך הדוקטורט שלה במכון ויצמן, חקרה תכונות של חומרים מגנטיים בטמפרטורות נמוכות באמצעות מיקרוסקופ מגנטי שתוכנן ונבנה על ידה.