Fyzika v kuchyni - proč zůstane plastik po umytí v myčce mokrý

Všechno, co jste dali do myčky, se krásné umylo a dokonce vyleštilo. Jen plastové nádobí zůstalo mokré a flekaté. Na vině není myčka, na vině je … fyzika. (délka blogu 5 min.)

Mohlo by se zdá, že je to zákon schválnosti. Vyklízíte z myčky krásně čisté a suché nádobí, ale vždycky se najde jeden kousek, který zůstal mokrý. Jakmile ho vezmete do ruky, začne voda stékat na všechny předměty, které se nacházejí pod ním, takže jsou mokré i ony.

Mám pro vás jednu dobrou a jednu špatnou zprávu. Ta dobrá - není to ani vina myčky ani vaše - dokonce se na tom nepodílí ani zákon schválnosti. Za mokrý plast v myčce může fyzika. A teď ta špatná zpráva. Fyzikální zákony se nedají změnit. Plastové nádobí vás bude v myčce zlobit i nadále. Nutí ho k tomu zákony vesmíru. Pokud mají mimozemšťané na cizích planetách myčky, zlobí je mokrý plastik stejně jako nás.

Role leštidla

Základním důvodem, proč si pořizujeme myčku je fakt, že nechceme mýt nádobí v ruce. Přístroj pracuje s vodou, čistícím prostředkem, leštidlem ...  a teplem. Různé materiály mají logicky rozdílné tepelné chování - a právě to je důvod, proč některé z nich (plasty) v myčce zlobí.

Nádobí v myčce absolvuje po svém posledním mytí ještě tzv. leštění. Do vody se při něm přidává speciální tenzid, prodávaný jako leštidlo. Jeho úkolem je vytvořit mezi povrchem nádobí a vodou tenkou vrstvičku aktivní látky, která snižuje povrchové napětí vody. Tím umožňuje, aby voda stékala z nádobí daleko efektivněji než bez ní. Méně vody na povrchu nádobí pak znamená, že se rychle vysuší a nezůstávají na něm mapy - je tzv. vyleštěné.

Během leštění se voda v přístroji nahřeje na maximální teplotu - kolem 60 nebo dokonce 70 °C. Přitom se samozřejmě ohřívá i nádobí v myčce. Teplo, které se naakumulovalo v nádobí, pak přispívá k vypaření tenké vrstvy vody na jeho povrchu. Odpařená voda kondenzuje na relativně chladných stěnách přístroje - a tak je vzduch v myčce znovu schopen přijímat další a další vlhkost z nádobí.

Fyzika v myčce

Nádobí bývá vyrobeno z různých materiálů, které se liší nejen svým vzhledem, ale hlavně fyzikálními vlastnostmi, jakými jsou tepelná vodivost nebo tepelná kapacita.

Tepelná vodivost materiálu

charakterizuje schopnost látky vést teplo. Lze ji chápat jako množství tepla, které projde za časovou jednotku jednotkou plochy při určitém teplotním spádu (rozdílu teplot na krajích sledované oblasti). Tepelná vodivost látek závisí na různých faktorech: na struktuře látky, její hustotě, tlaku při kterém měření probíhá, vlhkosti, elektrickém a magnetickém poli nebo samotné hodnotě teploty.

Fyzikální podmínky v myčce jsou většinou pevně stanovené a v rámci probíhajícího mycího programu víceméně neměnné. Máme tedy danou určitou teplotu, tlak, elektrické a magnetické pole a dokonce i vlhkost. Rozdíl v chování různých druhů nádobí je tedy logicky způsoben jen jejich vlastním materiálem.

Nejvyšší tepelnou vodivost mají kovy. U oceli činí příslušný koeficient kolem 50 - 80, u stříbra dokonce kolem 420 W/(m.K). To znamená, že kovy vedou teplo velice dobře. Ne nadarmo se z nich dělají žebra topení. Nejrychleji se tedy ve vaší myčce při mytí prohřejí kovové hrnce - a absolutním rekordmanem se stanou stříbrné příbory.

Tepelná vodivost porcelánu, skla a keramiky, ze kterých jsou nejspíše vyrobeny vaše talíře a hrnky, je relativně nízká – od 0,3 do 2 W/(m.K). Je tedy řádově zhruba desetkrát až stokrát menší. To znamená, že se talíře prohřívají pomaleji než kovové hrnce, ale také pomaleji vychladnou.

Polymery, ze kterých je vyrobeno plastové nádobí vykazují ještě nižší tepelnou vodivost. Ta pak leží v intervalu 0,2 – 0,4 W/(m.K), je tedy ještě o jeden řád nižší než u skla a keramiky. Plasty se v myčce prohřívají pomaleji než všechny ostatní druhy materiálu nádobí.

Pro zajímavost - tepelná vodivost je způsobena vzájemným chováním molekul nebo atomů v látce. U plastů, které se skládají z dlouhých makromolekul - jsou vzájemné síly slabé. U kovů je tomu naopak.  

Měrná tepelná kapacita

je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství tepla (Q), které je potřeba dodat materiálu o hmotnosti 1 kg, aby se ohřál o 1 °C. 

U polymerů se hodnota měrné tepelné kapacity uvádí v rozmezí hodnot 1 - 2 kJ/kg/K, zatímco sklo, keramika nebo různé kovy mají hodnotu několikrát menší. Znamená to, že stejné množství materiálu se ohřeje stejným množstvím tepla na různou teplotu. Aby se ohřál 1 kg o 1 °C, potřebuje plast větší množství energie než kov nebo třeba porcelán. Z méně nahřátého nádobí se voda odpařuje nedokonale.

Při extrémně krátkých programech postačí teplo, předané kovu nebo porcelánu možná k vysušení na konci cyklu, u plastu to stačit nebude.

K tomu se přidává efekt způsobený celkovou tepelnou kapacitou.

Celková tepelná kapacita

je množství tepla (Q), které může mít daný předmět při teplotě T. 

Plastové nádobí je oproti kovovým hrncům nebo porcelánovým talířům a hrnkům - velice lehké.

Lehký plastový talíř tedy celkově pohltí daleko menší množství tepla než těžký talíř z porcelánu. Když má potom dojít k vypaření vody, má lehký předmět k dispozici daleko menší množství tepla než těžší předmět.

V kombinaci s horší tepelnou vodivostí, kdy se teplo z vnitřních částí předmětu dostává na povrch pomaleji než u skla nebo porcelánu - je schnutí plastových předmětů znesnadněno hned dvojím mechanismem.

Pokud se nechcete spokojit s poněkud flekatým vzhledem nádobí, musíte plastové misky, hrnky a talíře po umytí myčkou ještě utírat utěrkou.