17 Август
21:41
Астана: 23 °C
Алматы: 20 °C
USD/KZT: 332.70
EUR/KZT: 389.99
RUB/KZT: 5.59
CNY/KZT: 49.72
В мире
27 Июня 17:34
поделиться:

Поделиться в Whatsapp

Чудеса на молекулярном уровне: что происходит с едой в микроволновке


Почему в микроволновку нельзя класть металлические предметы? Что приводит к "взрыву" яиц? Почему жидкости нагреваются медленнее? Да и как вообще микроволны действуют на нашу еду?

Сейчас микроволновки есть практически в каждом доме. При этом не так давно подобных приборов боялись: сначала считали, что именно они виноваты в эпидемии аллергии, а затем их обвиняли в радиоактивности и облучении всего окружающего.

Сейчас на место страхов пришли вопросы о физической природе явления, которое лежит в основе действия микроволновых печей.



Невидимые волны окружают человек практически повсюду. Они не входят в группу опасного излучения, поэтому люди могут пользоваться мобильными телефонами, телевизорами и радиоприемниками, а также готовить пищу в микроволновках.

Все эти приборы излучают микроволны, поэтому, чтобы мы могли одновременно готовить пищу и говорить по телефону, в бытовых печах используются волны, частота которых не превышает 2450 мегагерц.




Бытовая микроволновка является "дочерью" военного прибора — радара. Это как раз тот случай, когда из вороха статей с непонятными названиями типа: "Взаимодействие потока электронов в вакуумном баллоне с постоянным электрическим полем" рождается предмет, которым пользуются все.

Первым человеком, который по рассеянности положил бутерброд на радар и заметил, что он нагрелся, был американский изобретатель Перси Спенсер. Он занимался оборудованием для радаров, а параллельно в 1946-ом году оформил патент на микроволновую печь.

Первая в мире СВЧ-печка использовалась только для быстрого размораживания продуктов в солдатских столовых и военных госпиталях. Её высота была равна примерно человеческому росту, а весила она 340 килограммов.

Так как же микроволновка нагревает продукты? В нашей пище очень много дипольных молекул, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом – отрицательный.

Именно из таких молекул состоит вода. Химические связи в молекуле воды – полярные, так как кислород подтягивает к себе отрицательно заряженные электроны, а водород — положительно заряженные.

Так как вся молекула воды является диполем (то есть молекулой с двумя разноименными полюсами), появилась возможность нагревать ее микроволнами.


Траектория волны нагрева внутри микроволновой печи


А вместе с ней и все продукты, каждый из которых содержит воду. Например, в сосиске эти молекулы расположены хаотически, но как только продукт помещают в микроволновку, они попадают в  электрическое поле и выстраиваются "плюсом" в одну сторону, "минусом" — в другую.

Под действием излучения молекулы "кувыркаются" с бешеной частотой и в буквальном смысле "трутся" друг о друга. Выделяющееся при этом тепло и разогревает пищу.

Если вы начнете тереть одну ладошку о другую, поверхность ваших рук тоже нагреется. Только, чтобы достичь эффекта микроволн, вам придется совершать движения со скоростью  4 миллиарда 900 миллионов раз в секунду!

Нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов — прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину за счет теплопроводности.


Магнетрон микроволновой печи Samsung


Внутри микроволновки волны излучает вакуумный прибор – магнетрон. Схема его работы с одной стороны проста, а с другой — необычайно талантлива! Стоит только подать напряжение через внутреннюю нить и медный анод снаружи, как электроны начнут срываться со средней нити и лететь к медной секции. В этот момент с помощью магнитов можно заставить электроны поворачивать обратно к центру нити. Так, пролетая мимо отверстий полостей, они создают колебательную волну. Волны раскачивают молекулы воды, создавая, таким образом, тепло.


Поведение электронов внутри магнетрона


Жидкости нагреваются микроволнами намного дольше, поскольку там больше молекул воды, чем, например, в хлебе. Из этого же принципа следует и ответ на вопрос о том, почему нагревается лишь еда, а не тарелка — в посуде нет молекул воды.

В свою очередь, яйца, помещенные в микроволновку, взрываются, поскольку молекулы воды при нагреве расширяются и образуют большое давление.

Как известно, металл, из которого состоят стенки и внутренняя поверхность микроволновок, отражает радиоволны. Если забыть вилку внутри прибора, взрыва, конечно, не произойдет, однако металл (особенно его тонкий слой — фольга или ободок на блюдце) очень быстро нагревается.

Более того, острые объекты могут образовать "корону" (огни святого Эльма), которая может сжечь и еду, и саму микроволновку. Учитывая это, производители решили просто запретить использовать металл внутри приборов.


Источник: РИА Новости 
https://ria.ru/science/20170627/1497325301.html






 

Loading...
Читайте так же:

Комментарии