mikrovågor är en mycket användbar matlagningsanordning. De är kompakta, små men otroligt mångsidiga maskiner-så hur fungerar de?
det finns en otrolig mängd vetenskap och teknik bakom mikrovågor, men det kan alla delas upp i lätt att förstå och smälta bitar.
Mikrovågsugnar fungerar huvudsakligen genom att generera mikrovågsstrålning – som passerar genom maten och lagar den. Mikrovågor är inte specifika för mikrovågsugnar, utan de är en form av elektromagnetiska vågor med en våglängd i frekvensområdet mellan 300 MHz och 300 GHz (en våglängd på cirka 1 m och 1 mm). Mikrovågsugnar använder vanligtvis en frekvens på 2450 MHz (en våglängd på 12,24 cm).
jämfört med andra typer av strålning faller mikrovågor mellan radiovågor, som tenderar att vara längre och infraröda vågor, som är kortare.
vad gör mikrovågor så specialiserade för matlagning är bara hur de interagerar med vattenmolekyler.
vetenskapen bakom mikrovågor
inuti Mikrovågsugnar skapas mikrovågorna med en enhet som kallas en magnetron. I sin kärna är magnetroner högspänningsmotorer som matar ut energi i form av mikrovågor snarare än mekaniskt arbete.
inuti mikrovågsugnen stiger en transformator upp el från vägguttaget, 120V i USA eller 110V i Europa, till cirka 4000 volt. Denna ökade spänning behövs för att driva magnetronen, vilket får en filament att värmas upp i enhetens kärna. När detta filament värms upp frigörs elektroner. Mikrovågsugnen sätter dessa elektroner i arbete.
en cirkulär magnet är belägen nära den uppvärmda glödtråden. Normalt skulle elektronerna som frigörs av glödtråden lockas till anoden, men på grund av magnetens positionering slingrar elektronerna tillbaka till själva glödtråden. Denna looping av elektroner är det som faktiskt skapar mikrovågor.
allt detta kan ha låtit lite komplicerat, och det kan vara när det förklaras utan diagram. För ett djupare dyk i förståelsen av hur magnetroner och i slutändan mikrovågor fungerar, ta en titt på videon nedan.
är du säker att stå bredvid en mikrovågsugn?
en populär myt om mikrovågor är att de kan ge dig cancer. Detta kan bero på användningen av ordet ’strålning’ för att beskriva hur de fungerar, liksom en rädsla för att denna mikrovågsstrålning kan läcka ut ur mikrovågsugnen. Strålning hänvisar i detta fall till energi som strålar ut från en källa och inte till radioaktivitet.mikrovågor innehåller emellertid inte tillräckligt med energi för att kemiskt förändra ämnen genom jonisering – de är ett exempel på icke-joniserande strålning. Andra typer av elektromagnetiska vågor som ultraviolett och röntgenstrålar har mer energi per foton och kan därmed orsaka cancer.
relaterat: 9 saker som du verkligen inte borde mikrovågsugn
mikrovågor kan naturligtvis orsaka uppvärmning och brännskador, men mikrovågsugnar är alla utformade med ett metallnät på apparatens dörr för att hålla mikrovågorna från att läcka ut. Dessa metallnät är tillräckligt stora för att du ska kunna se din matlagning, men hålen är inte tillräckligt stora för att mikrovågorna ska glida igenom. Mikrovågsugnar har också inbyggda säkerhetsanordningar som inte tillåter ugnen att fungera medan dörren är öppen.
så i slutet av dagen får du inte cancer från att stå för nära en mikrovågsugn eftersom strålarna inte joniserar, och du kommer inte heller att bli kokta.
Så vi har gått igenom grundvetenskapen, men vi har fortfarande inte täckt varför exakt mikrovågor fungerar så bra för att värma mat snabbt.
hur mikrovågor värmer upp vattenmolekyler
mikrovågorna som används i en mikrovågsugn skickas ut via en typ av antenn som kanaliserar dem till apparatens matlagningsområde. Vågorna finns inuti apparaten tack vare de fasta metallväggarna (och nätdörren). Dessa mikrovågor absorberas sedan av vattenmolekylerna inuti maten. Energin från mikrovågorna får vattenmolekylerna att vibrera snabbt, vilket värmer maten.i huvudsak, eftersom vattenmolekyler lätt absorberar mikrovågor, vilket gör att molekylerna börjar vibrera snabbt, blir detta en mekanism för att förvandla mikrovågsenergi till termisk energi. Precis som en kam och rulle är en mekanisk anordning för omvandling av rotationsenergi till linjär rörelse, så är också interaktioner mellan mikrovågor och vattenmolekyler ett sätt att omvandla mikrovågsenergi till värmeenergi.
men varför vibrerar bara vattenmolekylerna? Vattenmolekyler är polära, vilket innebär att de har en positivt laddad sida och en negativt laddad sida. Mikrovågor har en positiv vapen och en negativ vapen, precis som alla vågor gör. När mikrovågorna rör sig genom insidan av mikrovågsugnen kommer vattenmolekylerna att försöka anpassa sina poler till mikrovågens. Eftersom mikrovågor rör sig snabbt inuti apparaten, försöker vattenmolekylerna snabbt att anpassa sig till vågornas rörelse.
hur snabbt händer detta? Mikrovågornas positiva och negativa fält rör sig ungefär 2,5 miljarder gånger per sekund. När du kombinerar denna effekt med vattenmolekylens reaktion kan du börja inse hur mikrovågor lagar mat så snabbt och effektivt.
varför kokar mikrovågor ojämnt?
den sista frågan vi behöver svara på är varför det ofta finns döda fläckar på insidan av mikrovågsugnar. Till exempel, Varför är mitten av din mat ofta mycket kallare än kanterna?
detta inträffar eftersom några av mikrovågorna slutar avbryta varandra. Ofta är dessa avbokningsplatser lokaliserade, vilket innebär att vissa områden i mikrovågsugnen inte får någon ”värme”.
relaterad: vetenskapen säger att det bästa sättet att göra te är att Mikrovågsugn det
i huvudsak, när toppen av en våg träffar dalen av en annan våg, är resultatet en avbruten våg. Det är därför de flesta mikrovågor använder en roterande maträtt för att säkerställa jämn matlagning.
så det är så Mikrovågsugnar fungerar. De är apparater som använder magneter för att producera elektromagnetisk strålning vid en viss våglängd, som riktas mot vattenmolekyler i mat, vilket får dem att vibrera och värma upp snabbt. Nästa gång du lagar något i en mikrovågsugn tittar du inte på det på samma sätt.