Tämä artikkeli hajottaa tieteen siitä, kuinka mikroaaltouunit lämmittävät ruokaa nopeasti ja tehokkaasti. Opi salaisuus siitä, kuinka mikroaaltouunit lämmittävät vain ruokaa resonanssin kautta.
"30 sekuntia mikroaaltouunissa on hyvä". Se on lause, jonka näet usein monissa pikaruoissa näinä päivinä. Mutta miten tämä nopea ja kätevä mikroaaltouuni syntyi? Mikroaallot keksi vahingossa toisen maailmansodan aikana Percy Spencer, amerikkalainen tiedemies, joka työskenteli tutkan parissa. Tutkiessaan radioaaltoja parantaakseen tutkaansa, hän tajusi, että hänen taskussaan oleva karkki oli sulanut aaltojen takia, joten hän kehitti mikroaaltouunin. Kyky lämmittää ruokaa nopeasti ja tehokkaasti on tehnyt mikroaalloista yhden yleisimmistä ja välttämättömimmistä kodinkoneista.
Mutta miten mikroaaltouuni lämmittää ruokaa ilman, että se lämmittää seiniä tai sisäilmaa? Ymmärtääksemme tämän, meidän on ensin tiedettävä "mikroaalloista", joita syntyy mikroaaltouunissa. Mikroaallot ovat sähkömagneettisia aaltoja, eräänlaista valoa. Valo on sähkömagneettinen kenttä, joka kulkee avaruudessa aaltojen muodossa. Koska valo on aaltojen muodossa, sillä on monia yhtäläisyyksiä aaltojen kanssa sellaisina kuin me ne tunnemme.
Tarkastellaanpa esimerkkinä aaltoja kahta tärkeää aaltojen ominaisuutta: taajuutta ja aallonpituutta. Taajuus on kuinka usein aallot tulevat, ja aallonpituus on niiden välinen etäisyys. Jotta tämä olisi helpompi ymmärtää, kuvittele meressä olevaa laivaa, jota aallot pyörittelevät ylös ja alas. Jos aallot ovat lähellä toisiaan, vene heiluu ylös ja alas usein. Tässä tapauksessa lähekkäin sijaitsevat aallot tarkoittavat, että aallonpituus on lyhyt, ja veneen toistuva keinuminen tarkoittaa, että "taajuus" on korkea. Pidemmät aallonpituudet tarkoittavat pidempiä aikavälejä aaltojen välillä, joten yleensä mitä suurempi aallonpituus, sitä pienempi taajuus.
Valo, eräänlainen aaltotyyppi, luokitellaan sen aallonpituuden tai taajuuden mukaan, ja valoa, jonka aallonpituudet ovat 1 millimetrin ja 1 metrin välillä, kutsutaan mikroaaltoiksi. Jos ajattelet, että silmillämme havaitsemamme näkyvän valon aallonpituus on 0.00039 mm (violetti) - 0.00079 mm (punainen), voit nähdä, että sillä on hyvin pitkä aallonpituus verrattuna näkyvään valoon. Kuten yllä olevassa aaltoesimerkissä näimme, pidempi aallonpituus tarkoittaa, että mikroaaltojen taajuus on pienempi kuin näkyvän valon taajuus.
Nämä mikroaallot todella lämmittävät ruokaa mikroaaltouunissa. Mikroaallot lämmittävät ruokaa lämmittämällä vesimolekyylejä, joita on suuria määriä useimmissa elintarvikkeissa, minkä vuoksi ruoka kuumennetaan ilman kulhoa tai mikroaaltouunin sisäpuolta. Periaatteena siitä, kuinka mikroaaltouunit lämmittävät vesimolekyylejä lämmittämättä mitään muuta, kutsutaan "resonanssiksi". Äskettäin Soulin Technomart jouduttiin evakuoimaan, koska rakennuksen yläkerrokset tärisivät, ja kerrottiin, että kymmenien salilla treenaavien ihmisten aiheuttama tärinä vahvistui resonanssiilmiön vaikutuksesta.
"Resonanssi" on ilmiö, joka ilmenee, kun esineeseen kohdistetaan jaksollinen voima ja kohteen värähtely osuu jaksollisen voiman jakson kanssa, jolloin värähtely kasvaa hyvin suureksi. Taajuutta, jolla esine värähtelee, kutsutaan sen luonnolliseksi taajuudeksi. Ymmärtääksemme tämän ilmiön, otetaan esimerkkinä keinujen työntäminen. Suuremman swingin saamiseksi ei ole tärkeää vain painaa kovaa, vaan myös työntöajan ajoitus. Ei väliä kuinka paljon voimaa käytät, jos työnnät vastakkaiseen suuntaan heilahtelun liikettä vastaan, keinu pysähtyy. Jos käytät pientä voimaa, mutta käytät sitä ajoittain, kun keinu on takapäässä, voit saada keinun kasvamaan ja isommaksi.
Ominaistaajuus on kuinka monta kertaa heilahdus värähtelee tietyn ajanjakson aikana. Ominaistaajuus on ainutlaatuinen arvo, joka määräytyy materiaalin ominaisuuksien mukaan, ja heilahdessa sen määrää köyden pituus. Pidemmät heilahtelut kestävät pidempään värähtelemään kerran kuin lyhyemmät swingit, joten niiden luonnollinen taajuus on pienempi. Saadaksesi suuren swingin, sinun on ajoitettava työntö swingin kanssa, joten sinun täytyy työntää lyhyttä swingiä useammin kuin pitkää swingiä, jolla on korkeampi luonnollinen taajuus. Kun työntövoiman taajuus vastaa kohteen luonnollista taajuutta, kohde värähtelee voimakkaasti resonanssin vuoksi.
Vesimolekyylien lämmitysperiaate on samanlainen. Ensin tarkastellaan vesimolekyylin muotoa. Vesimolekyyli koostuu yhdestä happiatomista ja kahdesta vetyatomista, ja happiatomi on varattu (-)-navalla verrattuna vetyatomiin, joten happiatomi on (-)-napa ja vetyatomi (+) ) vesimolekyylin napa kokonaisuutena. Näiden (+) ja (-) napojen läsnäolon vuoksi valo pakottaa vesimolekyylin, mikä saa vesimolekyylin pyörimään, eli vesimolekyyli muuttuu "keinuksi" ja vesimolekyyliin kohdistuva valo muuttuu. keinussa oleva "työntövoima".
Valon saamat vesimolekyylit pyörivät kuin keinu. Koska luonnollinen taajuus, jolla vesimolekyylit pyörivät, on sama kuin mikroaaltouunin taajuus, vesimolekyylit resonoivat mikroaaltouunin kanssa, jolloin ne värähtelevät erittäin kovaa. Näkyvän valon tapauksessa taajuus on liian suuri aiheuttamaan resonanssia vesimolekyylien kanssa, mikä tarkoittaa, että heilahtelua hidastetaan kohdistamalla voima ennen kuin se saavuttaa keinun takaosan. Vesimolekyylit, jotka mikroaallot saavat pyörimään niin paljon, törmäävät muihin ympärillään oleviin molekyyleihin ja tuottavat lämpöenergiaa, joka lämmittää ruokaa.
Tämä mikroaaltouunin periaate on erityisen hyödyllinen kiireisille ihmisille. Esimerkiksi toimistotyöntekijät suosivat mikroaaltoja, koska he voivat lämmittää ruoan nopeasti lyhyiden lounastaukojen aikana. Opiskelijat käyttävät usein myös mikroaaltoja nopeiden välipalojen valmistamiseen. Näiden mukavuuksien ansiosta mikroaaltoja käytetään laajasti paitsi kotona, myös toimistoissa, kouluissa ja muissa paikoissa. Jos ymmärrät kuinka mikroaaltouunit toimivat, ymmärrät, miksi ne lämmittävät vain ruokaa, eivät kulhoa ja seiniä.
Näiden näkymättömien sähkömagneettisten aaltojen käyttö ei ehkä ole tavalliselle ihmiselle tuttua, mutta ne ovat jo yleisiä elämässämme. Aivan kuten valon ja resonanssin periaatteet ovat piilossa mikroaaltouuneissa, on hauskaa löytää tieteellisiä periaatteita jokapäiväisten ilmiöiden takana. Tiede on kaikkialla ympärillämme, ja sen periaatteiden ymmärtäminen voi rikastuttaa jokapäiväistä elämäämme.
