On aikainen aamu ja väsyneiden silmiesi huomio on kääntynyt annokseen pikakaurapuuroa. Laitat kulhon mikroaaltouuniin, painat käynnistyspainiketta ja yhtäkkiä joudut paniikkiin, kun keittiössäsi räjähtää miniatyyrinen ilotulitusnäytelmä. Lusikka – unohdit lusikan kulhoon!
Vaikka elokuvissa saatetaan uskotella, että tämä sähköinen skenaario voi johtaa tuliseen räjähdykseen, totuus on, että lusikan laittaminen mikroaaltouuniin ei välttämättä ole vaarallista. Mutta miksi tarkalleen ottaen metalli tuottaa kipinöitä, kun sitä altistetaan yhdelle 1900-luvun puolivälin teknologian ihmeistä?
Jotta voimme vastata tähän, meidän on ensin ymmärrettävä, miten mikroaaltouuni toimii. Pieni uuni perustuu magnetroniksi kutsuttuun laitteeseen, tyhjiöputkeen, jonka läpi saadaan magneettikenttä kulkemaan. Laite pyörittää elektroneja ja tuottaa sähkömagneettisia aaltoja, joiden taajuus on 2,5 gigahertsiä (eli 2,5 miljardia kertaa sekunnissa), kertoi Aaron Slepkov, Ontariossa sijaitsevan Trentin yliopiston fyysikko Live Science -lehdelle.
Suhteessa:
Jokaiselle materiaalille on tiettyjä taajuuksia, joilla se absorboi valoa erityisen hyvin, hän lisäsi, ja 2,5 gigahertsiä sattuu olemaan tämä taajuus vedelle. Koska useimmat syömämme asiat ovat täynnä vettä, nämä elintarvikkeet absorboivat mikroaaltojen energiaa ja lämpenevät.
Mielenkiintoista on, että 2,5 gigahertsiä ei ole tehokkain taajuus veden lämmittämiseen, Slepkov sanoi. Tämä johtuu siitä, että mikroaaltouunin keksinyt yritys Raytheon huomasi, että erittäin tehokkaat taajuudet olivat liian hyviä työssään, hän totesi. Vesimolekyylit esimerkiksi keiton ylimmässä kerroksessa imisivät kaiken lämmön, joten vain muutama ensimmäinen miljoonasosa kiehuisi ja alla oleva vesi jäisi jääkylmäksi.
Nyt siitä kipinöivästä metallista. Kun mikroaallot ovat vuorovaikutuksessa metallisen materiaalin kanssa, materiaalin pinnalla olevat elektronit sekoittuvat, Slepkov selitti. Tämä ei aiheuta ongelmia, jos metalli on kauttaaltaan sileää. Mutta siellä, missä on särmiä, kuten haarukan piikissä, varaukset voivat kasaantua ja aiheuttaa suuren jännitekeskittymän.
”Jos se on tarpeeksi suuri, se voi repiä elektronin irti ilmassa olevasta molekyylistä”, jolloin syntyy kipinä ja ionisoitunut (tai varattu) molekyyli, Slepkov sanoi.
Ionisoituneet hiukkaset imevät mikroaaltoja jopa voimakkaammin kuin vesi, joten kun kipinä syntyy, lisää mikroaaltoja imeytyy sisään, jolloin ionisoituu vielä enemmän molekyylejä niin, että kipinä kasvaa kuin tulipallo, hän sanoi.
Tavallisesti tällainen tapahtuma voi tapahtua vain metalliesineessä, jossa on karheat reunat. Siksi ”jos otat alumiinifolion ja laitat sen litteään ympyrään, se ei välttämättä kipinöi lainkaan”, Slepkov sanoi. ”Mutta jos sen rypistää palloksi, se kipinöi nopeasti.”
Vaikka nämä kipinät voivat aiheuttaa haittaa mikroaaltouunissa, minkä tahansa ruoan pitäisi olla täysin kunnossa syödä sen jälkeen (siltä varalta, että todella unohdit sen lusikan kaurapuuroosi), Mental Flossin artikkelin mukaan.
Tulista viinirypäleitä
Metallit eivät ole ainoita esineitä, jotka voivat synnyttää valoshow’n mikroaaltouunissa. Viraalivideoissa internetissä on nähty myös puolitettuja viinirypäleitä, jotka tuottavat näyttäviä kipinöitä plasmasta, eli varattujen hiukkasten muodostamasta kaasusta.
Vaihtelevat salapoliisit olivat etsineet selitystä ja ehdottaneet, että se liittyisi sähkövarauksen kertymiseen kuten metallissa. Mutta Slepkov ja hänen kollegansa tekivät tieteellisiä kokeita päästäkseen ilmiön jäljille.
”Se, mitä löysimme, oli paljon monimutkaisempaa ja mielenkiintoisempaa”, hän sanoi.
Täyttämällä hydrogeelipalloja – kertakäyttövaipoissa käytettävää superabsorbenttia polymeeriä – vedellä tutkijat saivat selville, että geometria oli tärkein tekijä kipinöiden synnyttämisessä viinirypäleiden kaltaisissa esineissä. Rypäleen kokoiset pallot vain sattuivat olemaan erityisen erinomaisia mikroaaltojen keskittäjiä, Slepkov sanoi.
Viinirypäleiden koko aiheutti sen, että mikroaaltosäteily kasaantui pikkuruisten hedelmien sisälle, mikä lopulta johti siihen, että energia riitti repimään elektronin rypälen sisällä olevasta natriumista tai kaliumista, Slepkov lisäsi, ja synnytti kipinän, joka kasvoi plasmaksi.
Ryhmä toisti kokeen viiriäisen munilla – jotka ovat suunnilleen samankokoisia kuin viinirypäleet – ensin niiden luonnollisella, keltamaisella sisuskalulla ja sitten neste valutettuna pois. Liimalla täytetyt munat synnyttivät kuumia pisteitä, kun taas tyhjät eivät, mikä osoittaa, että metallin kipinöivän spektaakkelin jäljittelyyn tarvittiin vetinen, viinirypäleen kokoinen kammio.
- Mitä ovat alkeishiukkaset?
- Mitä on staattinen sähkö?
- Miksi kupari muuttuu vihreäksi?
Alun perin julkaistu Live Science -lehdessä.
Uudemmat uutiset