1. Дифузія. З цим явищем на кухні ми стикаємося постійно. Його назва походить від латинського diffusio - взаємодія, розсіювання, поширення. Це процес взаємного проникнення молекул або атомів двох межують речовин. Швидкість дифузії пропорційна площі поперечного перерізу тіла (обсягом), і різниці концентрацій, температур змішуються речовин. Якщо є різниця температури, то вона задає напрямок поширення (градієнт) - від гарячого до холодного. В результаті відбувається мимовільне вирівнювання концентрацій молекул або атомів.
Це явище на кухні можна спостерігати при поширенні запахів. Завдяки дифузії газів, сидячи в іншій кімнаті, можна зрозуміти, що готується. Як відомо, природний газ не має запаху, і до нього домішують добавку, щоб легше було виявити витік побутового газу. Різкий неприємний запах додає одорант, наприклад, етилмеркаптан. Якщо з першого разу конфорка не зайнялася, то ми можемо відчувати специфічний запах, який з дитинства ми знаємо, як запах побутового газу.
А якщо кинути в окріп крупинки чаю або заварний пакетик і не розмішувати, то можна побачити, як поширюється чайний настій в обсязі чистої води. Це дифузія рідин. Прикладом дифузії в твердому тілі може бути засолювання помідорів, огірків, грибів або капусти. Кристали солі у воді розпадаються на іони Na і Cl, які, хаотично рухаючись, проникають між молекулами речовин в складі овочів або грибів.
2. Зміна агрегатного стану. Мало хто з нас помічав, що в залишеному склянці з водою через кілька днів випаровується така ж частина води при кімнатній температурі, як і при кип'ятінні протягом 1-2 хвилин. А заморожуючи продукти або воду для кубиків льоду в холодильнику, ми не замислюємося, як це відбувається. Тим часом, ці самі повсякденні і часті кухонні явища легко пояснюються. Рідина має проміжним станом між твердими речовинами і газами. При температурах, відмінних від кипіння або замерзання, сили тяжіння між молекулами в рідині не такі сильні чи слабкі, як в твердих речовинах і в газах. Тому, наприклад, тільки отримуючи енергію (від сонячних променів, молекул повітря кімнатної температури) молекули рідини з відкритої поверхні поступово переходять в газову фазу, створюючи над поверхнею рідини тиск пара. Швидкість випаровування зростає при збільшенні площі поверхні рідини, підвищення температури, зменшенні зовнішнього тиску. Якщо температуру підвищувати, то тиск пари цієї рідини досягає зовнішнього тиску. Температуру, при якій це відбувається, називають температурою кипіння. Температура кипіння знижується при зменшенні зовнішнього тиску. Тому в гірській місцевості вода закипає швидше.
3. Абсорбція і адсорбція. Ці два майже нероздільні явища, які отримали назву від латинського sorbeo (поглинати), спостерігаються, наприклад, при нагріванні води в чайнику або каструлі. Газ, що не діє хімічно на рідину, може, тим не менш, поглинатися нею при зіткненні з нею. Таке явище називається абсорбцією. При поглинанні газів твердими дрібнозернистими або пористими тілами велика їх частина щільно накопичується і утримується на поверхні пір або зерен і не розподіляється по всьому об'єму. В цьому випадку процес називають адсорбцією. Ці явища можна спостерігати при кип'ятінні води - зі стінок каструлі або чайника при нагріванні відокремлюються бульбашки. Повітря, що виділяється з води, містить 63% азоту і 36% кисню. А в цілому атмосферне повітря містить 78% азоту і 21% кисню.
Кухонна сіль в незакритих ємності може стати вологою через своїх гігроскопічних властивостей - поглинання з повітря водяної пари. А сода виступає в якості адсорбенту, коли її ставлять в холодильник для видалення запаху.
4. Прояв закону Архімеда. Приготувавшись зварити курку, ми наповнюємо каструлю водою приблизно наполовину або на ¾ в залежності від розміру курки. Занурюючи тушку в каструлю з водою, ми помічаємо, що вага курки в воді помітно зменшується, а вода піднімається до країв каструлі.
Це явище пояснюється виштовхує силою або законом Архімеда. У цьому випадку на тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила, рівна вазі рідини в об'ємі зануреної частини тіла. Ця сила називається силою Архімеда, як і сам закон, яка пояснювала б це явище.
5. Поверхневий натяг. Багато хто пам'ятає досліди з плівками рідин, які показували на уроках фізики в школі. Невелику дротяну рамку з однією рухомою стороною опускали в мильну воду, а потім витягали. Сили поверхневого натягу в утворилася по периметру плівці піднімали нижню рухому частину рамки. Щоб зберегти її нерухомою, до неї підвішували грузик при повторному проведенні досвіду. Це явище можна спостерігати в друшляку - після використання в дірочках дна цієї кухонного посуду залишається вода. Таке ж явище можна спостерігати після мийки вилок - на внутрішній поверхні між деякими зубами також є смужки води.
Фізика рідин пояснює це явище так: молекули рідини настільки близькі один до одного, що сили тяжіння між ними створюють поверхневий натяг в площині вільної поверхні. Якщо сила тяжіння молекул води плівки рідини слабкіше сили тяжіння до поверхні друшляка, то водяна плівка розривається. Також сили поверхневого натягу помітні, коли ми будемо сипати в каструлю з водою крупу або горох, боби, або додавати круглі крупинки перцю. Деякі зерна залишаться на поверхні води, тоді як більшість під вагою інших опустяться на дно. Якщо пучкою або ложкою злегка натиснути на плаваючі крупинки, то вони подолають силу поверхневого натягу води і опустяться на дно.
6. Змочування і розтікання. На кухонній плиті з жировою плівкою пролита рідина може утворити маленькі плями, а на столі - одну калюжку. Вся справа в тому, що молекули рідини в першому випадку сильніше притягуються один до одного, ніж до поверхні плити, де є несмачіваемих водою жирова плівка, а на чистому столі тяжіння молекул води до молекул поверхні столу вище, ніж тяжіння молекул води між собою. В результаті калюжка розтікається.
Це явище також відноситься до фізики рідин і пов'язане з поверхневий натяг. Як відомо, мильна бульбашка або краплі рідини мають кулясту форму через сил поверхневого натягу. У краплі молекули рідини притягуються один до одного сильніше, ніж до молекул газу, і прагнуть всередину краплі рідини, зменшуючи площу її поверхні. Але, якщо є тверда змочують поверхню, то частина краплі при зіткненні розтягується по ній, тому що молекули твердого тіла притягують молекули рідини, і ця сила перевершує силу тяжіння між молекулами рідини. Ступінь змочування і розтікання по твердій поверхні буде залежати від того, яка сила більше - сила тяжіння молекул рідини і молекул твердого тіла між собою або сила тяжіння молекул усередині рідини.
Це фізичне явище з 1938 року широко стали використовувати в промисловості, у виробництві побутових товарів, коли в лабораторії компанії DuPont був синтезований матеріал Teflon (політетрафлуороетілен). Його властивості використовуються не тільки у виготовленні посуду з антипригарним покриттям, а й у виробництві непромокальних, водовідштовхувальних тканин і покриттів для одягу і взуття. Teflon відзначений в «Книзі рекордів Гінесса» як сама слизька субстанція в світі. Він має дуже низькі поверхневий натяг і адгезію (прилипання), не змочується ні водою, ні жирами, ні багатьма органічними розчинниками.
7. Теплопровідність. Одне з найбільш частих явищ на кухні, яке ми можемо спостерігати - це нагрівання чайника або води в каструлі. Теплопровідність - це передача теплоти через рух частинок, коли є різниця (градієнт) температури. Серед видів теплопровідності є і конвекція. У разі однакових речовин, у рідин теплопровідність менше, ніж у твердих тіл, і більше в порівнянні з газами. Теплопровідність газів і металів зростає з підвищенням температури, а рідин - зменшується. З конвекцією ми стикаємося постійно, помішувати ми ложкою суп або чай, або відкриваємо вікно, або включаємо вентиляцію для провітрювання кухні. Конвекція - від латинського convectiō (перенесення) - вид теплообміну, коли внутрішня енергія газу або рідини передається струменями і потоками. Розрізняють природну конвекцію і примусову. У першому випадку шари рідини або повітря самі перемішуються при нагріванні або охолодженні. А в другому випадку - відбувається механічне перемішування рідини або газу - ложкою, вентилятором або іншим способом.
8. Електромагнітне випромінювання. Мікрохвильовку іноді називають надвисокочастотної піччю, або СВЧ-піччю. Основний елемент кожної мікрохвильовки - магнетрон, який перетворює електричну енергію в надвисокочастотне електромагнітне випромінювання частотою до 2,45 гігагерц (ГГц). Випромінювання розігріває їжу, взаємодіючи з її молекулами. У продуктах є дипольні молекули, що містять на протилежних своїх частинах позитивні електричні і негативні заряди. Це молекули жирів, цукру, але найбільше дипольних молекул в воді, яка міститься майже в будь-якому продукті. СВЧ-поле, постійно змінюючи свій напрямок, змушує з високою частотою коливатися молекули, які вишиковуються уздовж силових ліній так, що всі позитивні заряджені частини молекул «дивляться», то в одну, то в іншу сторону. Виникає молекулярне тертя, виділяється енергія, що і нагріває їжу.
За таким же принципом працює і сучасна індукційна плита. Під склокерамічною нагрівальної панеллю (нейтральна до електромагнітних коливань) такої плити знаходиться індукційна котушка, по якій тече електрострум з частотою 20-60 кГц, створюючи змінне магнітне поле, наводить вихрові струми в тонкому шарі (скін-шарі) дна металевого посуду. Через електричного опору посуд нагрівається. Ці струми не більше небезпечні, ніж розпечена посуд на звичайних плитах. Посуд має бути сталевий або чавунної, що володіє феромагнітними властивостями (притягувати магніт).
10. Заломлення світла. Кут падіння світла дорівнює куту відбиття, а поширення природного світла або світла від ламп пояснюється двоїстої, корпускулярно-хвильової природою: з одного боку - це електромагнітні хвилі, а з іншого - частинки-фотони, які рухаються з максимально можливою у Всесвіті швидкістю. На кухні можна спостерігати таке оптичне явище, як переломлення світла. Наприклад, коли на кухонному столі стоїть прозора ваза з квітами, то стебла у воді як би зміщуються на кордоні поверхні води щодо свого продовження поза рідини. Справа в тому, що вода, як лінза, переломлює промені світла, відбиті від стебел у вазі. Подібне спостерігається і прозорому стакані з чаєм, в який опущена ложка. Також можна бачити викривлене і збільшене зображення квасолі або крупи на дні глибокої каструлі з прозорою водою.