On aikaista aamua ja huomiota herättänyt huomio on kääntynyt auttamaan kaurahiutaleita. Laitat kulhon mikroaaltouuniin, painat käynnistyspainiketta ja paniirin yhtäkkiä, kun mini-ilotulitusesitys sammuu keittiössäsi. Lusikka - unohdit lusikan kulhoon!
Vaikka elokuvissa voi olla sitä mieltä, että tämä sähköinen skenaario voi johtaa tuliseen räjähdykseen, totuus on, että lusikan asettaminen mikroaaltouuniin ei ole välttämättä vaarallista. Mutta miksi metalli tarkalleen synnyttää kipinöitä, kun se joutuu 1900-luvun puolivälin tekniikan ihmeisiin?
Tähän vastaamiseksi meidän on ensin ymmärrettävä, kuinka mikroaaltouuni toimii. Pieni uuni perustuu magnetron-nimiseen laitteeseen, tyhjiöputkeen, jonka läpi magneettikentän saadaan virtaamaan. Laite pyörii elektroneja ympäri ja tuottaa sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuus on 2,5 gigahertsiä (tai 2,5 miljardia kertaa sekunnissa), kertoi Ontarion Trentin yliopiston fyysikko Aaron Slepkov Live Sciencelle.
Jokaiselle materiaalille on erityisiä taajuuksia, joilla se imee valoa erityisen hyvin, hän lisäsi, ja 2,5 gigahertsi sattuu olemaan tämä taajuus vedelle. Koska suurin osa syömistä asioista on täytetty vedellä, nuo ruuat absorboivat energiaa mikroaaltouunista ja kuumenevat.
Mielenkiintoista on, että 2,5 gigahertsi ei ole tehokkain taajuus veden lämmittämiseen, Slepkov sanoi. Tämä johtuu siitä, että mikroaaltouran keksinyt yritys Raytheon huomasi, että erittäin tehokkaat taajuudet olivat liian hyviä työssään, hän totesi. Jotkin keiton kaltaiset ylimmän kerroksen vesimolekyylit absorboivat kaiken lämmön, joten vain muutama tuuman ensimmäinen miljoonasosa kiehuisi ja jättäisi veden kiven alla kylmäksi.
Nyt siitä kipinöivästä metallista. Kun mikroaallot ovat vuorovaikutuksessa metallimateriaalin kanssa, materiaalin pinnalla olevat elektronit hierovat ympäri, Slepkov selitti. Tämä ei aiheuta ongelmia, jos metalli on sileä kaikkialla. Mutta missä on reuna, kuten haarukan piikkien kohdalla, varaukset voivat kasaantua ja johtaa suureen jännitepitoisuuteen.
"Jos se on tarpeeksi korkea, se voi repäyttää elektronin pois molekyylin ilmassa", jolloin syntyy kipinä ja ionisoitu (tai varautunut) molekyyli, Slepkov sanoi.
Ionisoituneet hiukkaset imevät mikroaallot vieläkin voimakkaammin kuin vesi, joten kun kipinä ilmaantuu, enemmän mikroaaltoja imeytyy sisään, ionisoi vielä enemmän molekyylejä niin, että kipinä kasvaa kuin pallokuula, hän sanoi.
Yleensä tällainen tapahtuma voi tapahtua vain metalliesineessä, jolla on karkeat reunat. Siksi "jos otat alumiinifolion ja laitat sen litteään ympyrään, se ei ehkä kipinöi ollenkaan", Slepkov sanoi. "Mutta jos rypytät sen palloksi, se kipinöi nopeasti."
Vaikka nämä kipinät voivat vahingoittaa mikroaaltouunia, Mental Floss -lehden artikkelin mukaan minkä tahansa ruoan tulee olla täydellisen hienoa syödä sen jälkeenpäin (vain siinä tapauksessa, että unohdit todella sen lusikan kaurahiutaleessasi).
Tuliset viinirypäleet
Metallit eivät ole ainoita esineitä, jotka voivat luoda valonäytön mikroaaltouunissa. Internet-virusvideot ovat myös osoittaneet puolikas viinirypäleet, jotka tuottavat mahtavia kipinöitä plasmasta, varautuneiden hiukkasten kaasusta.
Erilaiset surut olivat etsineet selitystä, mikä viittasi siihen, että se liittyi sähkövarauksen lisääntymiseen kuten metallissa. Mutta Slepkov ja hänen kollegansa tekivät tieteellisiä testejä päästäkseen ilmiön pohjaan.
"Se mitä löysimme, oli paljon monimutkaisempaa ja mielenkiintoisempaa", hän sanoi.
Täyttämällä vedellä hydrogeelipalloja - kertakäyttövaippoihin käytettyä superabsorboivaa polymeeriä - tutkijat oppivat, että geometria oli tärkein tekijä kipinöiden tuottamiseksi rypälemäisissä esineissä. Viinirypälikokoiset pallot sattuivat olemaan erityisen erinomaisia mikroaaltojen keskittymiä, Slepkov sanoi.
Viinirypäleiden koko aiheutti mikroaaltosäteilyn herättämisen pienten hedelmien sisällä, minkä seurauksena oli riittävästi energiaa natriumista tai kaliumista peräisin olevan elektronin repimiseksi rypäleen sisällä, hän lisäsi, luomalla kipinän, joka kasvoi plasmaksi.
Ryhmä toisti kokeen viiriäisen munilla - jotka ovat suunnilleen samankokoisia kuin viinirypäleet - ensin luonnollisilla, keltaisilla sisätiloillaan ja sitten nesteellä tyhjennettynä. Goo-täytetyillä munilla syntyi kuumia pisteitä, kun taas tyhjillä ei, mikä osoitti, että metallista kipinöivän silmälasin matkiminen vaati vesistä, rypäleen kokoista kammiota.
