Какво ще стане, ако сложим лед в микровълновата

Микровълновите печки са доста трудна тема за разбиране, поне в сравнение с традиционните методи за готвене с топлина. Оказва се, че хората все още имат питанки и чуденки за тях – като например защо ако поставите лед в микровълнова печка с ориз, оризът се нагрява, а ледът сякаш не се.

Нека да започнем с това как работят тези печки.

„Микровълните се произвеждат във вътрешността на фурната от електронна тръба, наречена магнетрон. Микровълните се отразяват в металната вътрешност на фурната и се поглъщат от храната. Вълните карат водните молекули в храната да вибрират, като произвеждат топлина, която сготвя храната“, обяснява Агенцията за контрол на храните и лекарствата на САЩ. „Ето защо храни с високо съдържание на вода, като пресните зеленчуци, могат да се сготвят по-бързо от други.“

Съществува общоприето убеждение, че микровълните са настроени на вибрационната честота на водните молекули, а ледът не се влияе толкова от тях, защото молекулите му не са достатъчно свободни, за да влязат в същия вибрационен режим. Но това е погрешно в няколко аспекта.

Първо, микровълните не са настроени към специфичната резонансна честота на водата, а създават няколко широки пика в честотния спектър, които могат да бъдат повлияни и от фактори като ориентацията на храната в печката.

„В действителност този мит е просто мит“, обяснява Рон Шмит, бивш директор по електроинженерство в Sensor Research and Development, в книгата си „Electromagnetics Explained“. „Не съществува резонанс на водата при тази честота. Първият резонансен пик се появява над 1 THz, а най-високите загуби се случват далеч в инфрачервения диапазон. 2,45 GHz няма никакво специално значение, освен че е определена от Агенцията като допустима за използване в микровълнови фурни.“

Второ, твърдите тела вибрират доста добре. Плътно свързаните атоми позволяват на вибрациите да преминават по-бързо, отколкото в течност или газ, поради което звукът преминава по-бързо през (например) метал, отколкото през въздух или вода.

„И така, как микровълните във фурната нагряват храната, ако не са настроени на определена резонансна честота? Те нагряват храната чрез просто диелектрично нагряване“, обяснява д-р Кристофър С. Бърд, доцент по физика в Университета на Западен Тексас, в публикация в блога на университета.

„При диелектричното нагряване електрическото поле в електромагнитната вълна упражнява сила върху молекулите в храната, като ги кара да се въртят, за да се изравнят с полето. Поради това въртеливо движение молекулите се сблъскват една в друга и превръщат донякъде подреденото си движение в безпорядъчно, което ние вече наричаме топлина. Много видове молекули в храната поглъщат енергията от микровълните по този начин, а не само тези на водата.“

Докато молекулите в леда могат да вибрират съвсем добре, те са много по-малко способни да се въртят поради водородните връзки, образувани със съседните молекули. В резултат на това се получават по-малко сблъсъци и по-малко безпорядъчно движение, поради което ледът се топи по-дълго.

Макар че съществува и друг разпространен мит – че в микровълновата фурна храната се сготвя отвътре навън – това също не е вярно, тъй като външната страна получава топлина от микровълните, а вътрешността се сготвя чрез традиционната проводимост. Така че, ако в микровълновата печка поставите парче лед, проводимостта ще помогне за загряването му.