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在25亿次频率微波炉中,为什么放入葡萄和金属品会产生火花?

日期:2019-09-16 来源: 评论:

[摘要]当你不经意间把碗放在微波炉里,按下开始键,突然惊慌失措,厨房里响起了一场小型烟花表演,原来你把勺子忘在碗里了!虽然电影可能会让你相信,这会导致一场激烈的爆炸,但事实上,把勺子放在微波炉里并不一定很危险。在20世纪中期的科技奇迹中,金属究竟为...……

当你不经意间把碗放在微波炉里,按下开始键,突然惊慌失措,厨房里响起了一场小型烟花表演,原来你把勺子忘在碗里了!虽然电影可能会让你相信,这会导致一场激烈的爆炸,但事实上,把勺子放在微波炉里并不一定很危险。在20世纪中期的科技奇迹中,金属究竟为什么会产生火花?要回答这个问题,首先需要了解微波炉是如何工作的,这个小烤箱依靠一种叫做磁控管的设备,这是一种真空管,磁场通过它流动。

该设备可以使电子旋转,产生频率为25千兆赫(每秒25亿次)的电磁波。每种材料,都有特定的频率可以很好地吸收电磁破,而25千兆赫恰好是水吸收电磁破的频率。因为我们吃的大多数食物都含有水,这些食物会吸收微波的能量并加热。有趣的是,25千兆赫并不是水温升高的最有效频率,这是因为发明微波炉的研究人员注意到,在像汤这样的食物,最上层水分子会吸收所有热量,而下面的水则没有加热效果。当微波与金属材料相互作用时,材料表面的电子就会四处飞溅。

如果金属表面很光滑,就不会产生,但在有边缘的地方,比如叉的尖处,电荷会堆积起来,导致电压高度集中。如果足够高,可以从空气分子上“撕下”一个电子,产生火花和电离(或带电)分子。电离粒子比水吸收微波的能力更强,所以一旦火星出现,就会吸收更多的微波,电离更多的分子,所以火星就会像火球一样生长,通常,只发生在边缘粗糙的金属物体上。这就是为什么如果把铝箔纸放在一个平的圆圈里,它可能一点火花都没有,但如果你把它揉成一团,它就会很快发光。

虽然这些火花有可能对微波炉造成伤害,但食物都可以吃。金属并不是唯一能在微波炉中产生光的物体,葡萄也会产生壮观的等离子火花(这是一种带电粒子的气体)。通过将水凝胶球(一种用于一次性尿布的高吸水性聚合物)充入水中,研究人员发现,几何形状是在葡萄状物体中产生火花的最重要因素。葡萄大小的球体,恰好是非常好的微波浓缩器。能让微波辐射聚集在微小果实内部,最终产生足够的能量,从葡萄内部的钠或钾中剥离出电子,产生火花。

博科园|文:Adam Mann/Live Science博科园|科学、科技、科研、科普

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