E dimineața devreme și atenția ta cu ochii sângeroși s-a îndreptat către o faină de ovăz instant. Pui bolul în cuptorul cu microunde, lovești butonul de pornire și te panichezi brusc în timp ce o performanță de mini-artificii se stinge în bucătăria ta. Lingura - ai uitat lingura din vas!
În timp ce filmele pot crede că acest scenariu electric poate duce la o explozie aprinsă, adevărul este că introducerea unei linguri în cuptorul cu microunde nu este neapărat periculoasă. Dar de ce metalul generează exact scântei când este supus uneia dintre minunile tehnologiei de la mijlocul secolului XX?
Pentru a răspunde, trebuie să înțelegem mai întâi cum funcționează un cuptor cu microunde. Micul cuptor se bazează pe un dispozitiv numit magnetron, un tub de vid prin care un câmp magnetic este făcut să curgă. Dispozitivul învârte electroni în jurul și produce unde electromagnetice cu o frecvență de 2,5 gigahertz (sau 2,5 miliarde de ori pe secundă), a spus Aaron Slepkov, fizician la Universitatea Trent din Ontario.
Pentru fiecare material, există frecvențe particulare la care absoarbe lumina deosebit de bine, a adăugat el, iar 2,5 gigahertz se întâmplă să fie această frecvență pentru apă. Deoarece majoritatea lucrurilor pe care le consumăm sunt umplute cu apă, acele alimente vor absorbi energia din microunde și se vor încălzi.
Interesant este că 2,5 gigahertz nu este cea mai eficientă frecvență pentru încălzirea apei, a spus Slepkov. Acest lucru se datorează faptului că compania care a inventat cuptorul cu microunde, Raytheon, a observat că frecvențele extrem de eficiente erau prea bune la locul lor de muncă, a menționat el. Moleculele de apă din stratul superior de ceva asemănător ciorbei ar absorbi toată căldura, astfel încât doar primele milioane de centimetri de centimetru ar fierbe și lăsa apa sub piatră rece.
Acum, despre acel scânteiu metal. Atunci când microundele interacționează cu un material metalic, electronii de pe suprafața materialului se împiedică, a explicat Slepkov. Acest lucru nu provoacă probleme dacă metalul este neted peste tot. Însă acolo unde există o margine, la fel ca la înțepăturile unei furci, sarcinile se pot acumula și rezultă o concentrație mare de tensiune.
„Dacă este suficient de mare, poate smulge un electron de pe o moleculă din aer”, creând o scânteie și o moleculă ionizată (sau încărcată), a spus Slepkov.
Particulele ionizate absorb microundele chiar mai puternic decât apa, astfel încât odată ce apare o scânteie, mai multe microunde vor fi aspirate, ionizând și mai multe molecule, astfel încât scânteia să crească ca o minge de foc, a spus el.
De obicei, un astfel de eveniment poate avea loc doar într-un obiect metalic cu margini aspre. De aceea, „dacă iei folie de aluminiu și o pui într-un cerc plat, s-ar putea să nu scânteie deloc”, a spus Slepkov. „Dar dacă o mușcați într-o minge, aceasta va scânteia rapid”.
În timp ce aceste scântei au potențialul de a dăuna cuptorului cu microunde, orice mâncare ar trebui să fie perfect perfectă pentru a le mânca ulterior (doar în caz că ai uitat cu adevărat acea lingură din făina de ovăz), potrivit unui articol din Mental Floss.
Struguri aprinși
Metalele nu sunt singurele obiecte care pot genera un spectacol de lumină într-un cuptor cu microunde. Videoclipurile virale pe internet au arătat, de asemenea, struguri la jumătate producând scântei spectaculoase de plasmă, un gaz de particule încărcate.
Diferite manevre au căutat o explicație, ceea ce sugerează că are de-a face cu o acumulare de sarcină electrică ca într-un metal. Dar Slepkov și colegii săi au efectuat teste științifice pentru a ajunge la fundul fenomenului.
„Ceea ce am găsit a fost mult mai complicat și mai interesant”, a spus el.
Prin umplerea cu apă a unor sfere de hidrogel - un polimer superabsorbent folosit în scutecele de unică folosință, cercetătorii au aflat că geometria a fost cel mai important factor în generarea de scântei în obiecte asemănătoare cu struguri. Sferele de mărimea strugurilor s-au întâmplat să fie concentratori deosebit de excelenți de microunde, a spus Slepkov.
Mărimea strugurilor a făcut ca radiațiile cu microunde să se adune în fructele minuscule, în cele din urmă, rezultând suficientă energie pentru a extrage un electron din sodiu sau potasiu din struguri, a adăugat el, creând o scânteie care a crescut într-o plasmă.
Echipa a repetat experimentul cu ouă de prepeliță - care au aproximativ aceeași dimensiune ca strugurii - mai întâi cu interiorul lor natural, gălbenuș, apoi cu lichidul scurs. Ouăle pline de gâscă au generat hotspoturi, în timp ce cele goale nu au indicat faptul că imitarea spectacolului cu scânteie metalică a necesitat o cameră cu apă de struguri.
