Wel of geen deksel op de pan

Maakt het uit als je water in een pannetje kookt, of je de deksel er wel of niet op doet? En waar maakt het precies voor uit?

Meestal is het een probleem om de omgevingsinvloeden een beetje constant te houden. Bij een gasfornuis is de stand van de vlam slecht reproduceerbaar, is het lastig om de hoeveelheid gas te meten (steeds naar de voordeur hollen om de meter op te nemen ...) en gaat bovendien een grote fractie van de verbrandingswarmte langs de pan en niet de pan in. Sinds vorig jaar hebben we een inductiekookplaat en daar wordt de meting een stuk simpeler van.

Bij een inductiekookplaat wordt de warmte opgewekt in de bodem van de pan, er staat een mooie cirkel op het fornuis waar de pan precies moet staan, de verwarmingsstand wordt digitaal ingesteld en zelfs geeft de gebruiksaanwijzing een indicatie van het vermogen dat wordt geleverd bij elke stand.

Vraagstelling
De vraag 'of het uitmaakt' is hier geschematiseerd als 'maakt het uit of er een deksel op de pan zit wanneer je water in de pan net aan de kook wilt houden?' Kortom, de situatie als je eten kookt.

Methode
Met een glazen deksel op de pan is te controleren of bij een dichte pan het water 'net kookt'. De hoogte van het waterniveau (en dus ook de verdamping) is te meten met een rolmaat. De tijd is te meten met een horloge (je praat over minuten). We maken gebruik van het gegeven dat de verdampingswarmte van water 540 cal/g is.

Meting
Waarneming 1^e ronde: Met het deksel er op blijft het water net koken op stand 4 (volgens de gebruiksaanwijzing 250W). Zonder deksel heb je stand 6.5 nodig (575W). Dat scheelt dus meer dan een factor 2 in vermogen!
Waarneming 2^e ronde (kwantitatief):
Diameter pan d=16 cm, dus oppervlak A=200 cm². De pan was cilindrisch dus het volume volgt direct uit waterhoogte h maal A. Het beginniveau van het water is steeds ca 25 mm genomen.
Met deksel, stand 4, niveau zakt 5 mm in 61 min, dus er verdampt 100 g water in 61 min. Dit komt overeenmet 15 cal/sec = 62W in de damp.
Zonder deksel, stand 6.5, niveau zakt 17 mm in 33 min, dat is 340 g in 33 min, is 390W in damp.
Controlemeting: met deksel, stand 6.5, niveau zakt 12 mm in 25 min, dat is 240 g in 25 min, is 365W in damp.

Analyse
Binnen de meetnauwkeurigheid zijn de twee laatste waarnemingen gelijk! De hoeveelheid verdamping wordt dus primair bepaald door te toegevoegde warmte, en of er wel of geen deksel op zit maakt niet veel uit, de stoom vindt zijn weg wel langs de rand! Wat uitmaakt is het vermogen dat je moet toevoeren om het water net aan de kook te houden, zonder deksel moet je daarvoor veel harder 'stoken'.

Aannemende dat de vermogensindicatie van de gebruiksaanwijzing klopt, zit de warmtebalans ongeveer zo in elkaar:
Op laag vermogen met deksel wordt 250 W toegevoerd, 60 W zit in verdamping, kennelijk gaat bijna 200W verloren aan geleiding van de pan naar de keramische plaat en naar de lucht
Op hoog vermogen (met/zonder deksel) wordt 575 W toegevoerd, er zit 365/390W in verdamping, dus ook hier ca.200W in geleiding; dat klinkt wel logisch want de pan is in beide gevallen vrijwel even heet, namelijk 100°C.