Water koken lijkt zo simpel, maar eigenlijk gebeuren er rond het kookpunt van water behoorlijk veel dingen. In dit artikel gaan we hier dieper op in. Eerst behandelen we wat het kookpunt eigenlijk is, hoe je kunt zien wanneer water kookt en wat er dan eigenlijk gebeurt.

Wat is het kookpunt?

Het kookpunt is afhankelijk van de luchtdruk. Bij normale omstandigheden verdampt water altijd al een klein beetje. Zet een bekertje neer in je woonkamer en na enkele dagen is dat leeg. De snelheid waarmee dat gebeurt, meten we af aan de druk die wordt uitgeoefend door de waterdamp (het verdampte water dus). Normaliter is die heel laag.

Als water kookt, is die druk precies even hoog als de omringende luchtdruk. Als de luchtdruk 1 atmosfeer is, ligt het punt waarop dat gebeurt bij een temperatuur van precies 100 graden Celsius. Dat klinkt wellicht een tikje vaag. Als je de deksel van de pan hebt, zie je namelijk ook niets van die hogere druk, maar moet je het doen met het wel of niet borrelen om te bepalen of het water kookt.

Hoe zie je wanneer water kookt?

Je kunt gemakkelijk zien wanneer water kookt aan het borrelen. Als je een pan met water op het vuur zet zul je al vrij snel belletjes zien ontstaan op de bodem. Als die belletjes eenmaal tot helemaal bovenaan het water komen, begint het water te borrelen, zoals we dan zeggen.

De rol van waterdampbellen

Een speciaal geval hiervan zie je voordat het water kookt, bijvoorbeeld in een pan op het vuur. De belletjes die je dan op de bodem ziet, zijn namelijk waterdamp. De panbodem is heel heet, dus daar kan het water al koken. Daarbij ontstaan belletjes, van het verdampte water.

Hoe komt het dat die niet tot bovenaan komen als het water nog niet kookt? Als de belletjes dan vervolgens door kouder water heen moeten om boven te komen, koelt de waterdamp weer af, en wordt het weer gewoon water (het condenseert). Als al het water in de pan het kookpunt heeft bereikt (dus 100 graden is), koelt de waterdamp in de belletjes niet meer genoeg af om te condenseren en bereiken ze de bovenkant, waardoor het water begint te borrelen.

Wat gebeurt er als water kookt?

Water kookt dus als het borrelt; dan heeft het bij normale luchtdruk een temperatuur van 100 graden bereikt. Wat erg handig is in de keuken, is dat het daarna ook 100 graden blijft. Echter, het ontstaan van waterdamp of stoom kost ook wat energie. Als er zoveel ontstaat als er bij het kookpunt gebeurt, is dat evenveel als er ingaat via de onderkant van de pan. Het maakt dus wat dat betreft niet uit of je het zacht laat pruttelen of dat je het hard doorkookt. Dat is puur een culinair onderscheid.

Als je water verwarmt, bijvoorbeeld in een pannetje op het fornuis, wordt de warmte (eigenlijk energie) van de vlammen overgedragen op het water, dat zo gaat verwarmen. Omdat water normaal gesproken niet heel snel afkoelt, wordt het sneller warm dan het kan afkoelen en gaat het dus uiteindelijk koken.

Uitzonderingen op de regel

We stelden hierboven dat water kookt als het borrelt, en dat dat bij standaard luchtdruk bij 100 graden Celsius is. Er zijn echter enkele uitzonderingen op die regel: als er zout (of suiker, of andere opgeloste stoffen) in het water zitten, en als er onvoldoende nucleatiekernen in het water zitten.

Nucleatiekernen

Het kan gebeuren dat water niet direct gaat koken als het “kookpunt” van 100 graden Celsius is bereikt. Als het dan uiteindelijk wel gaat koken, is dat een vrij heftig proces, waarbij het snel kan overkoken. Nu zijn er in normaal water vrij veel onzuiverheden die als nucleatiekern kunnen fungeren, en anders doet de ruwe pan dat wel.

Een heel groot effect zul je dus in de keuken nooit tegenkomen. Maar bij een hele gladde pan, bijvoorbeeld één van staal, en eventueel water dat al heeft gekookt, kun je het toch observeren. Als het water daarin tegen de kook aan is en je er iets met een ruw oppervlakte indoet, bijvoorbeeld een houten spatel, wat zout, pasta of rijst, begint het opeens heftig te borrelen.

Dat komt omdat het water dan al 100 graden of meer was, maar nog niet heftig borrelde door het gebrek aan nucleatiekernen. Daardoor koelt het water ook minder af, waardoor het heel even meer dan 100 graden kan worden.

De invloed van luchtdruk

De omringende druk is dus de bepalende factor voor de temperatuur waarop water kookt. Bij een hogere druk is de kooktemperatuur ook hoger. Dat principe wordt in de keuken ook uitgebuit, namelijk bij de snelkookpan. Deze heeft een speciaal ventiel waardoor de stoom in de pan een overdruk van één tot twee atmosfeer kan hebben (ten opzichte van de normale luchtdruk van 1 atmosfeer). Daardoor kan het water in zo’n pan soms pas bij 120 of zelfs 130 graden Celsius koken. Voedsel is bij die hogere temperatuur veel sneller gaar, en het heeft nog meer voordelen. Zo wordt er bij die temperatuur bij een aantal gerechten veel meer smaak ontwikkeld.

Koken op hoogte

Ook in de buitenlucht kan de kooktemperatuur variëren. Dat komt omdat de luchtdruk van dag tot dag wisselt, afhankelijk van het weer. Tussen de luchtdruk van een lagedruksysteem en dat van een systeem dat onze weerman of -vrouw als hogedruk bestempelt kan behoorlijk veel verschil zitten. Zoveel zelfs, dat de kooktemperatuur van water enkele graden kan verschillen.

Verder kan ook de hoogte invloed hebben op de luchtdruk. Dat komt omdat luchtdruk eigenlijk een maat is van de hoogte van de kolom lucht - atmosfeer - die op ons drukt. Hoe hoger je komt, hoe lager die kolom is, want zoals je wellicht weet is er hoog in de ruimte uiteindelijk zelfs helemaal geen lucht meer.

Nu is Nederland in geografisch opzicht zo plat als een dubbeltje. Toch is zelfs hier het effect al duidelijk meetbaar. Op de top van de hoogste berg van Nederland, de 323 meter hoge Vaalserberg, kookt water ongeveer een graad Celsius eerder dan op zeeniveau. Bovenop de hoogste berg ter wereld, de Mount Everest (8848 meter hoog), heb je water zelfs al bij circa 70 graden Celsius aan de kook.

Het klinkt misschien raar, maar water kookt eerder als je je hoog in de bergen bevindt. Als je je op zo’n 3000 meter hoogte bevindt, kun je water al laten koken bij 90 graden Celsius. Voor iedere 150 meter die je vanaf zeeniveau omhoog klautert, gaat het kookpunt van water zo’n halve graad Celsius omlaag.

Om dit te begrijpen, moet je eerst weten hoe je water aan de kook krijgt. Het eerste ingrediënt is een hoge temperatuur. Daarom zetten we pannetjes op het vuur of de keramische kookplaat. Het tweede ingrediënt is atmosferische druk. Dat is de druk die de lucht in de atmosfeer uitoefent op de aarde. Hoe hoger je komt, hoe lager de atmosferische druk wordt.

Water bereikt zijn kookpunt als de dampdruk even groot is als de atmosferische druk. Als het water kookt, dan zie je dat er damp vanaf komt. De druk die de damp uitoefent op de wanden van een gesloten ruimte (zoals een pan) noem je de dampdruk. Daarom kookt water ook sneller als je de deksel erop houdt.

Zoals je net geleerd hebt, is de atmosferische druk lager in de bergen. Het punt waarop de dampdruk gelijk is aan de atmosferische druk, heb je dus eerder bereikt. Met andere woorden: je doet er minder lang over om water te koken.

Kokend water is niet per se honderd graden

Voor meneer en mevrouw ongeduld lijkt het misschien fijn dat water eerder kookt. Je kunt dan vast eerder van je eitje genieten. Maar het tegenovergestelde is waar. Voedsel gaar krijgen is afhankelijk van de juiste temperatuur, niet of het water kookt. Om je ei hardgekookt te krijgen op zeeniveau, moet je hem tussen de 8 en 10 minuten laten koken. Maar dat is in water van 100 graden. En omdat kokend water op zo’n 3000 meter hoogte maar 90 graden is, zul je dat ei langer in de pan moeten houden om het te laten stollen. Mocht je ooit in de bergen zijn en trek krijgen in een gekookt ei, dan moet je iets geduldiger zijn dan thuis.

De deksel op de pan: ja of nee?

Kook je water in een pan met deksel, dan condenseert de waterdamp, valt weer terug in de pan en moet opnieuw verdampen. Om te beginnen zorg je er dus voor dat de warmte die je toevoert aan de pan en het water in beide gevallen gelijk is. Laten we eerst eens kijken naar de situatie zonder deksel. Een deel van de energie verdwijnt via de hete buitenkant van de pan naar de lucht er omheen. De rest van de warmte zorgt ervoor dat het water verdampt. Dat zijn de enige twee ‘afvoerstromen’.

Voordat het water kookt, is er ook energie nodig om het water en de pan op te warmen, maar tijdens het koken niet. Het water heeft dan een vaste temperatuur van 100 oC. Als je dit nu herhaalt met een deksel, verandert er niets aan de warmtestromen tijdens het koken. Dan blijven pan (nu met deksel) en water weer op de constante temperatuur.

Er is toch nog wel een klein verschil in de twee situaties. Het verwarmde deksel zal stralingswarmte verliezen aan de omgeving. Maar in de proef zonder deksel verliest het wateroppervlak deze stralingswarmte. De warmtetoevoer aan het water gaat namelijk niet alleen zitten in het koken, maar ook in de afgegeven warmtestraling van het wateroppervlak. Die laatste warmtestroom is kleiner dan de stralingswarmte van de deksel.

Hoe komt het nou dat we denken en verwachten dat met deksel het verdampen minder goed gaat? In de keuken zetten we het gas lager als het water aan de kook is gebracht. Dan gebruik je de toegevoerde warmte hoofdzakelijk om het stralingsverlies van de pan aan de omgeving tegen te gaan en nog een heel klein beetje om het water te laten verdampen. Je kookt pasta, rijst of iets anders eigenlijk altijd heel rustig, nooit op vol vuur.

Het geluid van kokend water

“Als je water gaat koken hoor je het altijd eerst heel hard ruisen, daarna wordt het stil en daarna gaat het hard borrelen. De eerste reactie is van Annelies Wijngaard, tweedejaars student industrieel ontwerpen. “Wanneer water het kookpunt van honderd graden Celsius bereikt, wordt de druk van waterdamp in het water gelijk aan de luchtdruk. Hierdoor borrelen dampbellen op. Dit veroorzaakt het ruisende geluid. Als het water in zijn geheel de honderd graden bereikt, worden de bellen steeds groter, en kleiner in aantal.

Willem de Moor, studie onbekend, stelt het volgende: “De waterbubbels bereiken onderin eerder het kookpunt dan bovenin, simpelweg omdat het verwarmende element vaak laag in bijvoorbeeld een waterkoker is geplaatst. Hierdoor ‘ruisen’ de onderste dampbubbels door het water dat nog net niet het kookpunt bereikt heeft.

Koken in de ruimte

Wanneer water een temperatuur van honderd graden Celsius bereikt, dan begint het te koken. Hier op aarde is dit duidelijk te zien. Kleine belletjes met gasmoleculen willen uitdijen, maar krijgen daarvoor niet de ruimte in een pan. Zij stijgen daarom op. Maar hoe zit dat in de ruimte? Hoe kookt water zonder zwaartekracht?

Afgelopen week werd de spaceshuttle Discovery gelanceerd. Eén van de experimenten aan boord van deze spaceshuttle is het Nucleate Pool Boiling Experiment. Nucleate boiling - in het Nederlands ‘kiemkoken’ genoemd - is een proces waarbij gasbellen aan een verwarmd oppervlak worden gevormd. De bellen worden losgelaten en komen daarna in een kouder vloeistof terecht.

Wel, het is belangrijk om te weten hoe kokend water zich in de ruimte gedraagt. Stel, een toekomstig ruimteschip moet verwarmd worden, dan is het makkelijker om een verwarmingsinstallatie te installeren en water te koken, dan om fossiele brandstoffen te gebruiken om het ruimtevaartuig op te warmen. Wanneer er minder zwaartekracht is dan op aarde - zoals aan boord van het internationale ruimtestation - dan zijn de bellen veel groter dan op aarde.

Kookadvies: wanneer is het nodig?

Schoon en veilig drinkwater is iets waar we elke dag op vertrouwen. Maar soms kan er iets misgaan en zijn er twijfels of het water wel veilig is om te drinken. In dat geval geeft het drinkwaterbedrijf een kookadvies. Soms kan het water uit de kraan tijdelijk niet helemaal veilig zijn om te drinken. Of is het niet helemaal zeker of het water uit de kraan veilig is. Dan geeft het drinkwaterbedrijf een kookadvies.

Dit betekent dat je het water eerst 3 minuten moet koken voordat je het drinkt of kunt gebruiken om mee te koken. Een kookadvies is een voorzorgsmaatregel. Dit is nodig als er kans is op vuil in het water door bijvoorbeeld een lekkage of bij werkzaamheden aan de waterleiding. Het drinkwaterbedrijf neemt dan watermonsters om te controleren of het water nog schoon is. Totdat er zekerheid is dat het water weer helemaal veilig is, geldt het kookadvies.

Het water dat je gebruikt om te drinken of om mee te koken, moet je 3 minuten laten koken voordat je het gebruikt. Dat kan het beste met een fluitketel of een pan op het fornuis. Als je het water niet gebruikt voor consumptie, hoef je het niet te koken. Een kookadvies is plaatselijk en kan variëren van enkele straten tot specifieke adressen.

E.coli en kookadvies

E.coli is een soort bacterie. Als drinkwaterbedrijven deze bacterie in het water vinden, kan dat betekenen dat er ook andere bacteriën, virussen of parasieten in het water aanwezig zijn. Volgens het RIVM maakt E. coli je niet altijd ziek. Als er ziekteverschijnselen optreden, gebeurt dit meestal na 3 tot 4 dagen na de besmetting. De klachten duren zo’n 2 tot 9 dagen. Zwangere vrouwen en mensen met een lage weerstand lopen meer risico op klachten. Als je water hebt gedronken en je voelt je niet lekker, bijvoorbeeld door buikpijn of diarree, bel dan de huisarts.

Het is vaak niet precies te zeggen hoe lang een kookadvies duurt. Nee, door het water te koken is er geen risico meer. Meestal niet, omdat de meeste waterkokers het water niet lang genoeg koken. Ik heb water gedronken voordat het kookadvies was afgegeven. De kans op ziek worden is klein. Ja, als je een boiler of Quooker hebt, is dat water veilig. Het wordt namelijk al heet genoeg.

Mythes over water koken

Over water koken bestaan een heleboel mythes. Welke kloppen en welke helemaal niet? We zochten het voor je uit en bundelden de grootste feiten en fabels. Want denk je eigenlijk ooit na over de verborgen complexiteit achter water koken?

  • Mythe: Wacht jij tot er warm water uit de kraan loopt zodat het water in je kookpot sneller zou koken? Het lijkt effectief en we doen dit allemaal, maar eigenlijk is het helemaal niet gezond. Opgewarmd water verliest een heleboel zuurstof en daardoor is er in het water ruimte voor metalen, bacteriën en giftige bestanddelen.
  • Mythe: Kookt bevroren water sneller? Dat klopt niet. Door water te koken of te bevriezen worden opgeloste stoffen zoals zuurstof verwijderd en dat zou een invloed uitoefenen op de kooktemperatuur.
  • Mythe: Wanneer we zout toevoegen aan water lijkt het alsof we het kookproces een handje helpen. Toch klopt dat niet.
  • Feit: Wanneer je het deksel op de pot zet, verminder je de hoeveelheid verdamping die plaatsvindt.

Tabel: Kookpunt van water op verschillende hoogtes

Locatie Hoogte (meters) Kookpunt (°C)
Zeeniveau 0 100
Vaalserberg 323 ~99
3000 meter hoogte 3000 90
Mount Everest 8848 ~70

labels: #Koken #Ei

Zie ook: