mikroaallot ovat erittäin hyödyllinen ruoanlaittoväline. Ne ovat kompakteja, pieniä, mutta uskomattoman monipuolisia koneita-joten miten ne toimivat?
mikroaaltojen takana on uskomaton määrä tiedettä ja insinööritaitoa, mutta kaikki voidaan jakaa helposti ymmärrettäviin ja sulaviin bitteihin.
Mikroaaltouunit toimivat pääasiassa tuottamalla mikroaaltosäteilyä – joka kulkee ruoan läpi keittäen sitä. Mikroaaltouunit eivät ole erityisiä mikroaaltouuneille, vaan ne ovat eräänlaisia sähkömagneettisia aaltoja, joiden aallonpituus on 300 MHz: n ja 300 GHz: n taajuusalueella (aallonpituus noin 1 m ja 1 mm). Mikroaaltouunit käyttävät yleensä taajuutta 2450 MHz (aallonpituus 12,24 cm).
verrattuna muihin säteilylajeihin mikroaallot sijoittuvat radioaaltojen, jotka ovat yleensä pidempiä, ja infrapuna-aaltojen, jotka ovat lyhyempiä.
mikroaallot ovat erikoistuneet ruoanlaittoon juuri sen perusteella, miten ne ovat vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa.
tiede mikroaaltojen takana
mikroaaltouunien sisällä mikroaallot luodaan laitteella, jota kutsutaan magnetroniksi. Niiden ytimessä Magnetronit ovat suurjännitemoottoreita, jotka tuottavat energiaa mikroaaltojen muodossa mekaanisen työn sijaan.
mikroaaltouunin sisällä muuntaja nostaa pistorasiasta sähköä, 120V Yhdysvalloissa tai 110V Euroopassa noin 4000 volttiin. Tätä suurempaa jännitettä tarvitaan magnetronin virransyöttöön, jolloin hehkulanka kuumenee laitteen ytimessä. Hehkulangan kuumentuessa vapautuu elektroneja. Mikroaaltouuni saa nämä elektronit toimimaan.
kuumennetun hehkulangan lähellä sijaitsee pyöreä magneetti. Normaalisti hehkulangasta vapautuvat elektronit vetäisivät puoleensa anodia, mutta magneetin sijoittelun vuoksi elektronit kiertyvät takaisin itse hehkulangalle. Elektronien silmukointi luo mikroaaltoja.
kaikki tämä on saattanut kuulostaa hieman monimutkaiselta, ja se voidaan selittää ilman diagrammeja. Syvempää sukellusta ymmärrykseen siitä, miten Magnetronit ja lopulta mikroaaltouunit toimivat, tutustu alla olevaan videoon.
onko mikroaaltouunin vieressä turvallista seistä?
yksi suosittu myytti mikroaalloista on, että niistä voi saada syövän. Tämä voi johtua siitä, että käytetään sanaa’ säteily ’ kuvaillessaan, miten ne toimivat, sekä pelosta, että tämä mikroaaltosäteily voi vuotaa ulos mikroaaltouunista. Säteilyllä tarkoitetaan tässä tapauksessa lähteestä säteilevää energiaa, ei radioaktiivisuutta.
mikroaallot eivät kuitenkaan sisällä tarpeeksi energiaa aineiden kemialliseen muuttamiseen ionisaation avulla – ne ovat esimerkki ionisoimattomasta säteilystä. Muunlaisilla sähkömagneettisilla aalloilla, kuten ultravioletti-ja röntgensäteillä, on enemmän energiaa fotonia kohden ja siten ne voivat aiheuttaa syöpää.
liittyvät: 9 asiaa, joita ei kannata mikrossa
mikroaallot voivat tietysti aiheuttaa kuumenemista ja palovammoja, mutta mikroaaltouunit on suunniteltu niin, että laitteen ovessa on metalliverkko, jotta mikroaallot eivät vuoda ulos. Nämä metalliset silmät ovat riittävän suuria, jotta voit nähdä ruoan kypsymisen, mutta reiät eivät ole tarpeeksi suuria mikroaaltojen livahtamiseksi läpi. Mikroaaltouunissa on myös sisäänrakennetut turvalaitteet, jotka eivät salli uunin toimia oven ollessa auki.
päivän päätteeksi et siis saa syöpää siitä, että seisot liian lähellä mikroa, koska säteet eivät ionisoidu, etkä myöskään tule kypsennetyksi.
niin, olemme selvinneet perustieteestä, mutta emme ole vielä kattaneet, miksi juuri mikroaallot toimivat niin hyvin, että ruoka kuumenee nopeasti.
miten mikroaallot lämmittävät vesimolekyylejä
mikroaaltouunissa käytettävät mikroaallot lähetetään sellaisen antennityypin kautta, joka kanavoi ne laitteen keittoalueelle. Aallot sisältyvät laitteen sisällä ansiosta vankka metalli seinät (ja mesh ovi). Nämä mikroaallot imeytyvät sitten ruoan sisältämiin vesimolekyyleihin. Mikroaaltojen energia saa vesimolekyylit värähtelemään nopeasti, mikä lämmittää ruokaa.
pohjimmiltaan, koska vesimolekyylit absorboivat helposti mikroaaltoja, jolloin molekyylit alkavat värähtelemään nopeasti, tästä tulee mekanismi, joka muuttaa mikroaaltoenergian lämpöenergiaksi. Aivan kuten nokka ja rulla on mekaaninen laite pyörimisenergian muuttamiseksi lineaariseksi liikkeeksi, niin ovat myös mikroaaltojen ja vesimolekyylien vuorovaikutukset tapa muuntaa mikroaaltoenergiaa lämpöenergiaksi.
mutta miksi vain vesimolekyylit värähtelevät? Vesimolekyylit ovat polaarisia eli niillä on positiivisesti varautunut puoli ja negatiivisesti varautunut puoli. Mikroaalloilla on positiivinen ja negatiivinen aallonharja, aivan kuten millä tahansa aallolla. Kun mikroaallot liikkuvat koko mikroaaltouunin sisäpuolella, vesimolekyylit yrittävät sovittaa napansa yhteen mikroaaltouunin napojen kanssa. Koska mikroaallot liikkuvat nopeasti laitteen sisällä, vesimolekyylit pyrkivät nopeasti mukautumaan aaltojen liikkeeseen.
kuinka nopeasti tämä oikein tapahtuu? Mikroaaltojen positiiviset ja negatiiviset kentät liikkuvat noin 2,5 miljardia kertaa sekunnissa. Kun tämän vaikutuksen yhdistää vesimolekyylin reaktioon, voi alkaa ymmärtää, miten mikroaallot valmistavat ruokaa niin nopeasti ja tehokkaasti.
miksi mikroaallot kypsyvät epätasaisesti?
viimeinen kysymys, johon meidän on vastattava, on, miksi mikroaaltouunien sisäpuolella on usein kuolleita kohtia. Miksi esimerkiksi ruokasi keskusta on usein paljon kylmempi kuin reunat?
Tämä johtuu siitä, että osa mikroaalloista lopulta kumoaa toisensa. Usein nämä peruutuspaikat ovat paikallisia, eli jotkin mikroaaltouunin alueet eivät saa mitään ”lämpöä”.
liittyvä: tieteen mukaan paras tapa valmistaa teetä on MIKROUTTAA se
pohjimmiltaan, kun yhden aallon huippu osuu toisen aallon laaksoon, tuloksena on kumoutunut Aalto. Tämän vuoksi useimmat mikroaallot käyttävät pyörivää lautasta tasaisen kypsennyksen varmistamiseksi.
niin, näin mikroaaltouunit toimivat. Ne ovat laitteita, jotka käyttävät magneetteja tuottamaan sähkömagneettista säteilyä tietyllä aallonpituudella, joka kohdistuu ruoan vesimolekyyleihin, jolloin ne värähtelevät ja kuumenevat nopeasti. Kun seuraavan kerran valmistat jotain mikrossa, et katso sitä samalla tavalla.