On varahommik ja teie kahvatunud silmadega tähelepanu on pöördunud kiire kaerahelbe abistamisele. Paned kausi mikrolaineahju, vajutad käivitusnuppu ja tekkis äkitselt paanika, kui teie köögis kustub mini-ilutulestiku etendus. Lusikas - unustasite lusika kaussi!
Ehkki filmides võib arvata, et see elektriline stsenaarium võib põhjustada tulise plahvatuse, on tõde, et lusika mikrolaineahju panemine ei ole tingimata ohtlik. Kuid miks tekitab metall 20. sajandi keskpaiga tehnoloogia ühele imetlemisele sädemeid?
Sellele vastamiseks peame kõigepealt mõistma, kuidas mikrolaineahi töötab. Väike ahi põhineb seadmel, mida nimetatakse magnetroniks - vaakumtoruks, mille kaudu lastakse magnetväljal voolata. Seade keerutab elektrone ümber ja tekitab elektromagnetilisi laineid sagedusega 2,5 gigahertsit (ehk 2,5 miljardit korda sekundis), rääkis Ontario Trenti ülikooli füüsik Aaron Slepkov Live Science'ile.
Ta lisas, et iga materjali jaoks on kindlad sagedused, kus see valgust eriti hästi neelab, ja vee jaoks on see sagedus 2,5 gigahertsi. Kuna enamik asju, mida me sööme, on veega täidetud, neelavad need toidud mikrolainete energiat ja kuumenevad.
Huvitav on see, et 2,5 gigahertsi pole vee soojendamiseks kõige tõhusam sagedus, ütles Slepkov. Selle põhjuseks oli asjaolu, et mikrolaineahju leiutanud ettevõte Raytheon märkas, et ülitõhusad sagedused olid nende tööks liiga head, märkis ta. Midagi supi pealmises kihis olevad veemolekulid neelaksid kogu soojuse, nii et ainult paar esimest tolli tuhandikku keeksid keema ja jäta vesi kivi alla külma.
Nüüd sellest sädelevast metallist. Kui mikrolained interakteeruvad metallilise materjaliga, libisevad materjali pinnal olevad elektronid ringi, selgitas Slepkov. Kui metall on üleni sile, ei põhjusta see probleeme. Kuid kus on mõni serv, näiteks kahvliharul, võivad laengud kuhjuda ja põhjustada pinge suurt kontsentratsiooni.
"Kui see on piisavalt kõrge, võib see õhus oleva molekuli elektronilt lahti rebida," luues sädeme ja ioniseeritud (või laetud) molekuli, ütles Slepkov.
Ioniseeritud osakesed absorbeerivad mikrolaineid veelgi tugevamalt kui vesi, nii et kui säde ilmub, imetakse sisse rohkem mikrolaineid, ioniseerides veelgi rohkem molekule, nii et säde kasvab nagu tulekera, ütles ta.
Tavaliselt võib selline sündmus esineda ainult karedate servadega metallesemel. Sellepärast "kui võtta alumiiniumfoolium ja panna see tasasele ringile, ei pruugi see üldse sädemeid tekitada," sõnas Slepkov. "Aga kui te selle palliks muretsete, süttib see kiiresti."
Ehkki need sädemed võivad mikrolaineahju kahjustada, peaks Mental Floss artikli kohaselt olema mis tahes toit pärast söömist täiesti hea (igaks juhuks, kui unustasite selle lusika kaerahelbed).
Tulised viinamarjad
Metallid pole ainsad objektid, mis võivad mikrolaineahjus valgusetendust tekitada. Interneti-viirusevideotes on näidatud ka pooleks lõigatud viinamarjad, mis tekitavad silmapaistvaid plasma sädemeid - laetud osakeste gaasi.
Paljud seigad olid otsinud seletust, viidates sellele, et see oli seotud elektrilaengu suurenemisega nagu metallis. Kuid Slepkov ja ta kolleegid viisid nähtuse põhja jõudmiseks läbi teaduskatseid.
"See, mille leidsime, oli palju keerulisem ja huvitavam," sõnas ta.
Täites veega hüdrogeeli kerasid - ühekordselt kasutatavates mähkmetes kasutatavat superabsorbeerivat polümeeri - õppisid teadlased, et viinamarjasarnastes esemetes sädemete tekitamisel oli kõige olulisem geomeetria. Viinamarjasfäärid olid just eriti head mikrolainete kontsentraadid, ütles Slepkov.
Viinamarjade suurus põhjustas mikrolainekiirguse kogunemise pisikeste puuviljade sisse, mille tulemuseks oli lõpuks piisavalt energiat, et viinamarjas sisalduvast naatriumist või kaaliumist elektron rebeneda, luues sädeme, millest kasvas plasma.
Meeskond kordas katset vutimunadega - mis on umbes sama suured kui viinamarjad - kõigepealt nende loodusliku, munakollase interjööri ja seejärel vedelikuga välja lastud. Goo-täidisega munad tekitasid levialasid, tühjad aga mitte, mis tähendas, et metalli sädeleva vaatemängu matkimine nõudis vesist viinamarjasuurust kambrit.
