See artikkel purustab teaduse selle kohta, kuidas mikrolained toitu kiiresti ja tõhusalt soojendavad. Õppige saladust, kuidas mikrolained soojendavad ainult toitu läbi resonantsi.
"30 sekundit mikrolaineahjus on hea". See on fraas, mida näete tänapäeval sageli paljudel kiirtoidul. Aga kuidas see kiire ja mugav mikrolaineahi tekkis? Mikrolained leiutas juhuslikult Teise maailmasõja ajal Ameerika teadlane Percy Spencer, kes töötas radari kallal. Uurides oma radari täiustamiseks raadiolaineid, mõistis ta, et tema taskus olevad kommid olid lainete tõttu sulanud, mistõttu töötas ta välja mikrolaineahju. Võimalus toitu kiiresti ja tõhusalt soojendada on muutnud mikrolaineahju üheks levinumaks ja hädavajalikumaks kodumasinaks.
Kuidas aga töötab mikrolaineahi toidu soojendamiseks ilma seinu või siseõhku soojendamata? Selle mõistmiseks peame kõigepealt teadma mikrolaineahjus tekitatavaid mikrolaineid. Mikrolained on elektromagnetlained, teatud tüüpi valgus. Valgus on elektromagnetväli, mis liigub kosmoses lainete kujul. Kuna valgus on lainete kujul, on sellel palju sarnasusi lainetega, nagu me neid tunneme.
Vaatleme lainete näitel kahte olulist lainete omadust: sagedust ja lainepikkust. Sagedus näitab, kui sageli lained tulevad, ja lainepikkus on nendevaheline kaugus. Selle mõistmise hõlbustamiseks kujutage ette laeva ookeanis, mida lained üles-alla liigutavad. Kui lained on tihedalt asetsevad, liigub paat sageli üles ja alla. Sel juhul tähendavad tihedalt asetsevad lained, et lainepikkus on lühike, ja paadi sagedane õõtsumine tähendab, et "sagedus" on kõrge. Pikemad lainepikkused tähendavad pikemaid intervalle lainete vahel, seega üldiselt mida suurem on lainepikkus, seda väiksem on sagedus.
Valgus, teatud tüüpi laine, liigitatakse selle lainepikkuse või sageduse järgi ning valgust, mille lainepikkus jääb vahemikku 1 millimeeter kuni 1 meeter, nimetatakse mikrolaineks. Kui arvestada, et meie silmadega tajutava nähtava valguse lainepikkus on 0.00039 mm (violetne) kuni 0.00079 mm (punane), siis näete, et sellel on nähtava valgusega võrreldes väga pikk lainepikkus. Nagu ülaltoodud lainenäites nägime, tähendab pikem lainepikkus, et mikrolainete sagedus on väiksem kui nähtava valguse sagedus.
Just need mikrolained soojendavad toitu mikrolaineahjus. Mikrolained soojendavad toitu, kuumutades veemolekule, mida leidub suures koguses enamikus toiduainetes, mistõttu soojendatakse toitu kaussi või mikrolaineahju sisemust kuumutamata. Põhimõtet, kuidas mikrolained soojendavad veemolekule ilma midagi muud kuumutamata, nimetatakse resonantsiks. Hiljuti tuli evakueerida Soulis asuv Technomart, kuna hoone ülemised korrused vibreerisid ning väidetavalt võimendas kümnete jõusaalis treenivate inimeste tekitatud vibratsiooni resonantsnähtus.
"Resonants" on nähtus, mis tekib siis, kui objektile rakendatakse perioodilist jõudu ja objekti vibratsioon langeb kokku perioodilise jõu perioodiga, mistõttu vibratsioon muutub väga suureks. Sagedust, millega objekt vibreerib, nimetatakse selle loomulikuks sageduseks. Selle nähtuse mõistmiseks võtame näiteks kiige lükkamise. Suurema hoo saamiseks pole oluline mitte ainult kõva tõuge, vaid ka tõuke ajastus. Olenemata sellest, kui palju jõudu te rakendate, kui vajutate kiige liikumisele vastupidises suunas, siis kiik peatub. Kui kasutate väikest jõudu, kuid rakendate seda perioodiliselt, kui kiik on selle tagumises otsas, saate muuta kiike aina suuremaks ja suuremaks.
Omasagedus on võnkumiste arv teatud aja jooksul. Omasagedus on unikaalne väärtus, mille määravad materjali omadused ja kiige puhul trossi pikkus. Pikemate kiikude ühekordne vibreerimine võtab kauem aega kui lühematel kiigutustel, seega on nende loomulik sagedus madalam. Suure hoo saamiseks tuleb tõuge ajastada koos kiigega, seega tuleb lühikest kiiget suruda sagedamini kui pikka kiiget, mille loomulik sagedus on suurem. Kui tõukejõu sagedus langeb kokku objekti loomuliku sagedusega, hakkab objekt resonantsi tõttu tugevalt vibreerima.
Veemolekulide kuumutamise põhimõte on sarnane. Kõigepealt vaatame veemolekuli kuju. Veemolekul koosneb ühest hapnikuaatomist ja kahest vesinikuaatomist ning hapnikuaatom on vesinikuaatomiga võrreldes laetud (-) poolusega, seega on hapnikuaatom (-) poolus ja vesinikuaatom (+) poolus. ) veemolekuli poolus tervikuna. Nende (+) ja (-) pooluste olemasolu tõttu sunnib veemolekuli valgus, mis paneb veemolekuli pöörlema, st veemolekul muutub "kiiksuks" ja veemolekulile kantud valgus muutub "tõukejõud" kiigele.
Valgusest energia saanud veemolekulid pöörlevad nagu kiik. Kuna veemolekulide pöörlemissagedus on sama, mis mikrolaineahju sagedus, siis veemolekulid resoneerivad mikrolaineahjuga, põhjustades nende väga valju vibratsiooni. Nähtava valguse korral on sagedus liiga suur, et tekitada resonantsi veemolekulidega, mis tähendab, et kiik aeglustub, rakendades jõudu enne, kui see jõuab kiige taha. Veemolekulid, mille mikrolained nii palju pöörlema panevad, põrkuvad kokku teiste neid ümbritsevate molekulidega ja tekitavad soojusenergiat, mis soojendab toitu.
See mikrolainete põhimõte on eriti kasulik hõivatud inimestele. Näiteks kontoritöötajad eelistavad mikrolaineahju, sest nad suudavad lühikese lõunapausi ajal toidu kiiresti soojendada. Samuti kasutavad õpilased sageli mikrolaineahju kiirete suupistete valmistamiseks. Tänu nendele mugavustele kasutatakse mikrolaineahju laialdaselt mitte ainult kodus, vaid ka kontorites, koolides ja mujal. Kui mõistate, kuidas mikrolained töötavad, saate aru, miks nad soojendavad ainult toitu, mitte kaussi ja seinu.
Nende nähtamatute elektromagnetlainete kasutamine ei pruugi tavainimesele tuttav olla, kuid need on meie elus juba levinud. Nii nagu valguse ja resonantsi põhimõtted on peidus mikrolaineahjus, on tore avastada teaduslikke põhimõtteid igapäevaste nähtuste taga. Teadus on kõikjal meie ümber ja selle põhimõtete mõistmine võib rikastada meie igapäevaelu.
