Это раннее утро, и ваше пристальное внимание обратилось на порцию овсяной каши. Вы ставите миску в микроволновую печь, нажимаете кнопку «Пуск» и вдруг паникуете, когда на вашей кухне начинается мини-фейерверк. Ложка - ты забыл ложку в миске!
Хотя в фильмах вы можете поверить, что этот электрический сценарий может привести к взрыву, правда в том, что помещать ложку в микроволновую печь не обязательно опасно. Но почему именно металл генерирует искры, когда подвергается одному из чудес технологии середины 20-го века?
Чтобы ответить на это, нам нужно сначала понять, как работает микроволновая печь. Маленькая печь основана на устройстве, называемом магнетроном, вакуумной трубкой, через которую создается магнитное поле. Устройство вращает вокруг себя электроны и производит электромагнитные волны с частотой 2,5 гигагерца (или 2,5 миллиарда раз в секунду), рассказал Live Science Аарон Слепков, физик из Университета Трента в Онтарио.
Он добавил, что для каждого материала есть определенные частоты, на которых он особенно хорошо поглощает свет, и 2,5 гигагерца, как оказалось, являются этой частотой для воды. Поскольку большинство продуктов, которые мы едим, наполнены водой, эти продукты будут поглощать энергию микроволн и нагреваться.
Интересно, что 2,5 гигагерца - не самая эффективная частота для нагрева воды, сказал Слепков. Это потому, что компания, которая изобрела микроволновую печь, Raytheon, заметила, что высокоэффективные частоты были слишком хороши в их работе, отметил он. Молекулы воды в верхнем слое чего-то вроде супа поглотят все тепло, поэтому кипят только первые несколько миллионных долей дюйма и вода останется под камнем холодной.
Теперь об этом искрящемся металле. Слепков объяснил, что когда микроволны взаимодействуют с металлическим материалом, электроны на поверхности материала выплескиваются вокруг. Это не вызывает никаких проблем, если металл гладкий на всем протяжении. Но там, где есть ребро, как у зубьев вилки, заряды могут накапливаться и приводить к высокой концентрации напряжения.
«Если он достаточно высок, он может оторвать электрон от молекулы в воздухе», создавая искру и ионизированную (или заряженную) молекулу, сказал Слепков.
Ионизированные частицы поглощают микроволны даже сильнее, чем вода, поэтому, как только появится искра, будет поглощено больше микроволн, ионизирующих еще больше молекул, так что искра будет расти как огненный шар, сказал он.
Обычно такое событие может происходить только в металлическом объекте с неровными краями. Вот почему «если вы возьмете алюминиевую фольгу и поместите ее в плоский круг, она может не вспыхнуть вовсе», - сказал Слепков. «Но если ты смянешь его в шар, он быстро вспыхнет».
В то время как эти искры могут нанести вред микроволновой печи, любая пища должна быть идеально хорошей, чтобы есть после (на тот случай, если вы действительно забыли эту ложку в своей овсянке), говорится в статье Mental Floss.
Огненный виноград
Металлы не единственные объекты, которые могут генерировать световое шоу в микроволновой печи. Вирусные интернет-видео также показали, что виноград пополам дает эффектные искры плазмы, газа заряженных частиц.
Разные сыщики искали объяснение, предполагая, что оно связано с накоплением электрического заряда, как в металле. Но Слепков и его коллеги провели научные испытания, чтобы докопаться до сути явления.
«То, что мы обнаружили, было намного сложнее и интереснее», - сказал он.
Заполняя сферы из гидрогеля - сверхпоглощающий полимер, используемый в одноразовых подгузниках, - водой, исследователи узнали, что геометрия была наиболее важным фактором в создании искр в объектах, похожих на виноград. По словам Слепкова, сферы размером с виноградные косточки оказались особенно хорошими концентраторами микроволн.
Размер винограда заставлял микроволновое излучение накапливаться внутри крошечных плодов, что в конечном итоге приводило к достаточной энергии, чтобы вырвать электрон из натрия или калия внутри винограда, добавил он, создав искру, которая превратилась в плазму.
Команда повторила эксперимент с перепелиными яйцами - примерно того же размера, что и виноград - сначала с их естественными, желтыми внутренностями, а затем со слитой жидкостью. Яйца, наполненные липким слоем, генерировали горячие точки, а пустые - нет, что указывало на то, что для имитации металлического искрения требовалась водянистая камера размером с виноград.
