Det är tidigt på morgonen och din blågula uppmärksamhet har riktats mot en portion snabbhavregrynsgröt. Du ställer skålen i mikrovågsugnen, trycker på startknappen och får plötsligt panik när ett minifyrverkeri utlöses i ditt kök. Skeden – du glömde skeden i skålen!
Men även om filmerna kanske vill få dig att tro att detta elektriska scenario kan leda till en eldig explosion är sanningen att det inte nödvändigtvis är farligt att lägga en sked i mikrovågsugnen. Men varför exakt genererar metall gnistor när den utsätts för ett av miraklen i mitten av 1900-talets teknik?
För att svara på det måste vi först förstå hur en mikrovågsugn fungerar. Den lilla ugnen förlitar sig på en anordning som kallas magnetron, ett vakuumrör genom vilket ett magnetfält får flöda. Enheten snurrar runt elektroner och producerar elektromagnetiska vågor med en frekvens på 2,5 gigahertz (eller 2,5 miljarder gånger per sekund), säger Aaron Slepkov, fysiker vid Trent University i Ontario, till Live Science.
Relaterat: För varje material finns det särskilda frekvenser där det absorberar ljus särskilt bra, tillade han, och 2,5 gigahertz råkar vara denna frekvens för vatten. Eftersom de flesta saker vi äter är fyllda med vatten kommer dessa livsmedel att absorbera energi från mikrovågorna och värmas upp.
Interessant nog är 2,5 gigahertz inte den mest effektiva frekvensen för att värma upp vatten, sade Slepkov. Det beror på att företaget som uppfann mikrovågorna, Raytheon, märkte att de högeffektiva frekvenserna var för bra på sitt jobb, konstaterade han. Vattenmolekylerna i det översta lagret av något som en soppa skulle absorbera all värme, så endast de första miljondels centimetrarna skulle koka och lämna vattnet undertill stenkallt.
Nu, angående den gnistrande metallen. När mikrovågor interagerar med ett metalliskt material slungas elektronerna på materialets yta runt, förklarade Slepkov. Detta orsakar inga problem om metallen är slät överallt. Men där det finns en kant, som vid tänderna på en gaffel, kan laddningarna hopas och resultera i en hög koncentration av spänning.
”Om den är tillräckligt hög kan den slita en elektron från en molekyl i luften”, vilket skapar en gnista och en joniserad (eller laddad) molekyl, sade Slepkov.
Ioniserade partiklar absorberar mikrovågor ännu starkare än vad vatten gör, så när en gnista väl dyker upp kommer fler mikrovågor att sugas in och jonisera ännu fler molekyler så att gnistan växer som en eldklot, sade han.
I vanliga fall kan en sådan händelse endast inträffa i ett metallföremål med grova kanter. Det är därför ”om du tar aluminiumfolie och lägger den i en platt cirkel kan det hända att det inte uppstår någon gnista alls”, sade Slepkov. ”Men om du skrynklar det till en boll kommer det att gnista snabbt.”
Som dessa gnistor har potential att skada mikrovågsugnen bör all mat vara helt okej att äta efteråt (ifall du verkligen glömde skeden i din havregrynsgröt), enligt en artikel från Mental Floss.
Fyriga vindruvor
Metaller är inte de enda föremålen som kan generera en ljusshow i en mikrovågsugn. Virala internetvideor har också visat halverade vindruvor som producerar spektakulära gnistor av plasma, en gas av laddade partiklar.
Vissa sleuthers hade sökt efter en förklaring och föreslagit att det hade att göra med en uppbyggnad av elektrisk laddning som i en metall. Men Slepkov och hans kollegor genomförde vetenskapliga tester för att gå till botten med fenomenet.
”Det vi fann var mycket mer komplicerat och intressant”, sade han.
Genom att fylla hydrogelkulor – en superabsorberande polymer som används i engångsblöjor – med vatten lärde sig forskarna att geometrin var den viktigaste faktorn för att generera gnistor i druvliknande objekt. Sfärer i druvstorlek råkade bara vara särskilt utmärkta koncentratorer av mikrovågor, sade Slepkov.
Den stora druvan gjorde att mikrovågsstrålningen samlades i de små frukterna, vilket så småningom resulterade i tillräckligt med energi för att slita ut en elektron från natrium eller kalium i druvan, tillade han, vilket skapade en gnista som växte till en plasma.
Teamet upprepade experimentet med vaktelägg – som är ungefär lika stora som vindruvor – först med deras naturliga, gulaktiga inre och sedan med vätskan tömd. De geggafyllda äggen genererade hotspots, medan de tomma äggen inte gjorde det, vilket tyder på att det krävdes en vattnig kammare i druvstorlek för att efterlikna det metallglittrande skådespelet.
- Vad är elementarpartiklar?
- Vad är statisk elektricitet?
- Varför blir koppar grön?
Originellt publicerat på Live Science.
Renoverade nyheter