張瑜琨 武 祎

(肥城市泰西中學(xué) 山東 泰安 271600)

生活與物理

大米干飯加熱時間與提前浸泡時間關(guān)系的實驗研究

張瑜琨 武 祎

(肥城市泰西中學(xué) 山東 泰安 271600)

生活中經(jīng)常使用電飯鍋蒸大米干飯，提前浸泡大米可以縮短加熱時間、降低能源消耗．基于實驗對大米干飯加熱時間與提前浸泡時間的關(guān)系進(jìn)行了研究．通過實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)大米浸泡時間并不是越長越好，當(dāng)大米浸泡40 min時加熱時間最短．通過回歸分析建立了電飯鍋加熱時間與大米浸泡時間的數(shù)學(xué)模型．

大米干飯 加熱時間 浸泡時間

1 建模背景

家庭中常用電飯鍋蒸大米干飯，電飯鍋一般具有自動保溫功能，即當(dāng)水干米熟的時候會自動跳閘變成保溫功能，避免米飯糊鍋．有些人根據(jù)生活經(jīng)驗提出如果提前把米放在鍋里浸泡一段時間會縮短加熱時間，但大米泡多長時間合適呢？是不是浸泡時間越長，加熱時間越短？本文就針對這一問題進(jìn)行實驗研究，建立加熱時間與大米浸泡時間的數(shù)學(xué)模型，分析最佳的浸泡時間．

2 實驗方案及器具

分別選擇不同的大米浸泡時間，然后記錄下所需的加熱時間，加熱時間是從送電開始到電飯鍋跳閘到保溫的這段時間．實驗選用超市里的普通大米，每次稱500 g進(jìn)行實驗，與水的比例為1∶2，使用功率為1 000 W的美的電飯鍋，整個實驗器具如圖1所示．實驗中不考慮電壓波動、環(huán)境溫度變化及大米干飯口感等對實驗結(jié)果的影響．

圖1 實驗器具

3 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

分別選擇浸泡0～120 min的7個時間段進(jìn)行實驗，實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果如表1所示．

表1 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果

圖2 加熱時間與浸泡時間的關(guān)系曲線

根據(jù)表1的實驗結(jié)果作出加熱時間與浸泡時間的關(guān)系曲線如圖2所示．從圖2中可以看出，大米從浸泡0～40 min，電飯鍋加熱時間是隨著大米浸泡時間的增加而逐漸縮短，但當(dāng)浸泡時間超過40 min后電飯鍋的加熱時間反而隨著浸泡時間的增加而增加，說明大米并不是泡的時間越長越好，而是有一個最佳浸泡時間或最佳的浸泡狀態(tài)．因為大米浸在水中要吸水，當(dāng)達(dá)到飽和時大米就不再吸水了．電飯鍋加熱至米熟斷電需要將鍋內(nèi)的水蒸干，大米提前浸泡實際上是減少了水的量，故加熱時間縮短．如果大米浸泡到飽和狀態(tài)，那么在加熱中，大米中的部分水分還要被再蒸出來，所以這樣就延長了加熱時間．

4 數(shù)學(xué)模型的建立

設(shè)加熱時間y與浸泡時間x具有如下函數(shù)關(guān)系

y=kxα

(1)

式中y表示加熱時間；x表示浸泡時間；k表示比例系數(shù)；α表示指數(shù)．

對式(1)兩邊取對數(shù)得方程為

lny=lnk+αlnx

(2)

令

z=lny

m=lnk

t=lnx

則式(2)變?yōu)?/p>

z=m+αt

(3)

用Excel中的分析工具對式(3)進(jìn)行回歸分析，得到常數(shù)項

m=23.643

α=0.032

因此式(3)變?yōu)?/p>

z=23.643+0.032t

(4)

由于m=lnk，所以

k=em=e23.643=1.854×1010

(5)

故加熱時間y與浸泡時間x的函數(shù)關(guān)系為

y=kxα=1.854×1010x0.032min

(6)

5 結(jié)論

用電飯鍋蒸大米干飯時提前把米浸泡一段時間能縮短加熱時間，但并不是浸泡時間越長越好，最佳時間是40 min左右；根據(jù)數(shù)學(xué)回歸分析，電飯鍋加熱時間與大米浸泡時間具有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系．

1 朱中華.中學(xué)數(shù)學(xué)建?；顒拥膶嵺`與認(rèn)識:[碩士學(xué)位論文].武漢：華中師范大學(xué)，2001

2 王奮平.中學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)研究：[碩士學(xué)位論文].蘭州：西北師范大學(xué)，2005

3 黃樂華.中學(xué)數(shù)學(xué)建模的理論與實踐思考.龍巖師專學(xué)報，2003(6): 34～37

4 趙鑫，江佰陽.中學(xué)數(shù)學(xué)建模的常見類型.新課程(中學(xué)版)，2010(1):62～63

5 姜連國,郭玉英.基于物理建模的學(xué)習(xí)進(jìn)階及其指導(dǎo)策略.物理教師，2016, 8(37):2～6

ExperimentStudyontheRelationshipofHeatingTimeandEarlySoakingTimeforCookedRice

ZhangYukunWuYi

(TaixiMiddleSchoolFeicheng,Taian,Shandong271600)

The rice is often cooked by electric cooker in life, the heating time can be reduced if the rice was soaked in advance and electric energy consumption would be reduced too. The relationship of heating time and early soaking time was studied by experiment. The experiment data was analyzed that the soaking time is not longer and longer. When the rice was soaked forty minutes the heating time was shortest. The mathematic model of the heating time and soaking time was deduced by analysis of regression.

cooked rice；heating time;soaking time

2016-12-04)