Микроволновая печь появилась на наших кухнях в начале 1980-х годов. Как она работает, рассказывают авторы книги «Физика повседневности» физики Андрей Варламов, Аттилио Ригамонти и Жак Виллен.
Электромагнитные волны
Как следует из названия, в этой печи нагревание происходит благодаря «микроволновому излучению» — электромагнитным волнам, частота которых составляет 2,45 ГГц. Их называют также сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением.
Элемент конструкции, который генерирует в печи СВЧ-излучение, называется магнетроном. Он представляет собой магнит и полый металлический цилиндр, внутри которого находится нагретый провод.
Этот провод излучает электроны, которые под действием магнитного поля вращаются вокруг него и излучают СВЧ-волны. Специальное приспособление перераспределяет излучение в различных направлениях, чтобы пища готовилась как можно более равномерно.
Как СВЧ-излучение нагревает пищу
Практически все блюда содержат молекулы воды, с которыми и взаимодействуют электромагнитные волны. Чтобы понять, каким образом это происходит, рассмотрим структуру этих молекул.
Молекула воды состоит из атома кислорода O (красного цвета), связанного с двумя атомами водорода H (белого цвета). В эти связи вовлечены по два электрона. Атом кислорода притягивает эти электроны, что приводит к накоплению вблизи него избыточного отрицательного заряда, который компенсируется избыточным положительным зарядом вблизи атомов водорода.
Молекула становится похожа на батарейку: у неё два противоположных заряда рядом друг с другом — + и –. Молекула становится электрическим диполем. Если на диполь воздействует электрическое поле, то он стремится занять встать в направлении электрического поля: положительным полюсом (+) в сторону более высокого потенциала, отрицательным (–) — в сторону низкого.
В электромагнитной волне электрическое поле постоянно колеблется, а вслед за ним колеблются и молекулы воды. Затем это движение уже передается и всем остальным атомам пищи. А увеличение интенсивности движения атомов — это повышение температуры тела!
На самом деле все происходит немного сложнее: молекулы воды — квантовые объекты и колебаться могут не с любыми частотами. Поэтому в СВЧ-печи и выбрана частота 2,45 ГГц, которая соответствует резонансной частоте молекулы воды.
Чтобы потребитель не разделил участь курицы, электромагнитное излучение ограничено рабочим объемом печи — если стоять около техники, облучиться на получится. Ее металлические стенки и металлическая решетка на дверце останавливают распространение электромагнитных волн в пространстве. Людям они никак не вредят.
Больше заметок о физике вокруг нас — на кухне, улице, в поездках и на пляже — в книге «Физика повседневности». Прочитайте бесплатный отрывок и узнайте больше о книге на сайте →
Понравилась статья? Поставьте лайк и подпишитесь на наш канал!
Вам может понравиться: