Просто о сложном: как микроволновка разогревает пищу

Аватара пользователя
vit5710
Активны участник
Активны участник
Сообщения: 131
Зарегистрирован: 27 дек 2016, 00:47
Откуда: Москва
Контактная информация:

Просто о сложном: как микроволновка разогревает пищу

Сообщение vit5710 » 09 май 2017, 22:09

Многие явления и процессы, происходящие вокруг, воспринимаются человеком, как должное. При этом физические механизмы таких явлений и процессов зачастую остаются либо полностью непонятными, либо размытыми и туманными. Все это приводит к возникновению различных мифов и легенд, не имеющих под собой никаких научных оснований.
К одним из таких явлений относится электромагнитное излучение. В современной жизни данное излучение применяется повсюду: от военных разработок до бытовых нужд. Список бытовых приборов, использующих электромагнитное излучение, достаточно широк: это и различные устройства дистанционного управления, телевизионные и радиоприемники, беспроводные устройства ввода-вывода информации, а также микроволновые печи. Используемое в таких печах микроволновое излучение также является электромагнитными волнами.
При этом, как именно микроволны разогревают пищу, остается загадкой для большинства людей. Это порождает множество небылиц, вплоть до того, что после микроволновой печи в пище меняется структура ДНК. Однако большинство этих историй – лишь выдумки, основанные на догадках, домыслах и предположениях. А физическая природа этого явления достаточно проста и понятна для любого человека с базовыми познаниями в физике.
Чтобы понять принцип работы микроволновой печи необходимо вернуться к школьной программе и вспомнить, что представляет собой электромагнитная волна. Любая волна представляет собой колебание, распространяющееся в пространстве. В электромагнитной волне колеблются электрические и магнитные поля. Из школьной программы известно, что любое электрически заряженное тело имеет вокруг себя электрическое поле. Если данное тело начнет совершать колебательные движения, электрическое поле данного тела будет перемещаться вместе с ним. И в отдельной точке пространства данное электрическое поле будет изменяться, усиливаясь при приближении заряженного тела, и ослабляясь при его удалении (аналогично тому, как становится темнее или светлее в комнате при приближении или удалении источника света). А, как известно, изменяющееся электрическое поле порождает магнитное поле. Поскольку первоначальное электрическое поле переменное, то и порождаемое им магнитное поле будет переменным. А переменное магнитное поле порождает электрическое поле. Совокупность этих двух явлений обуславливает наличие в природе электромагнитных волн: изменяющееся электрическое поле рождает изменяющееся магнитное поле, которое в свою очередь рождает следующее переменное электрическое поле… И так до бесконечности!
Электрическое поле обладает особым свойством: оно оказывает физическое воздействие на заряженные тела: способно перемещать положительно заряженные частицы в одном направлении и отрицательно заряженные частицы – в противоположном. Колеблющееся электрическое поле будет перемещать заряженное тело соответственно своим колебаниям: то вперед, то назад. Таким образом, электромагнитная волна способна привести в длительное колебание заряженное тело. А, как известно, температура вещества – есть средний показатель скорости движения его атомов и молекул. Таким образом, чтобы разогреть тело, необходимо увеличить скорость движения его атомов и молекул.
Теперь становится понятно, что микроволновая печь разогревает пищу, разгоняя ее атомы и молекулы путем воздействия на них своим электромагнитным излучением. Однако может показаться странным, что это физически возможно, т.к. волны приводят в движение лишь заряженные частицы, а молекулы вещества электрически нейтральны. Но здесь приходит на помощь тот факт, что некоторые молекулы представляют собой электрический диполь. То есть, по количеству входящих в ее состав положительных и отрицательных зарядов данная молекула является электрически нейтральной, но расположение молекул в молекуле таково, что элемент, оттягивающий на себя общие электронные пары, расположен на одном краю молекулы, а элементы, от которых эти электронные пары оттянули – на другом. По факту такая молекула по своей структуре похожа на два электрически противоположно заряженных тела, сведенных близко друг к другу. И электромагнитная волна способна взаимодействовать с такими дипольными молекулами, как с совокупностью зарядов. В пище основными диполями являются молекулы воды, жиров и углеводов.
В современных микроволновых печах используется электромагнитное излучение частотой 2,45ГГц. 1 Герц – это одно колебание волны в секунду. За одно колебание полярность электрического поля меняется 2 раза. Таким образом, внутри микроволновой печи в одной точке пространства электрическое поле меняет свою полярность 2 * 2,45 * 109 раз или 4 900 000 000 раз. Точно такое же количество раз в секунду меняют свое положение дипольные молекулы в пище под воздействием колеблющегося электрического поля микроволн.
Микроволновое излучение не проникает глубоко в вещество: оно практически полностью поглощается поверхностным слоем толщиной около трех сантиметров. Таким образом, подогрев внутренних слоев пищи происходит за счет принципов теплообмена от более теплого внешнего слоя к более холодному внутреннему. На уровне молекул это выглядит следующим образом. Неистово вращаясь, разогнанные (разогретые) молекулы внешнего слоя сталкиваются с более медленными (холодными) молекулами внутреннего слоя, передавая им часть своей энергии. Это происходит до тех пор, пока скорость движения (температура) всех молекул вещества не станет одинаковой.
Разогрев пищи в микроволновой печи происходит из-за взаимодействия электрического поля с электрическими зарядами, т.е. имеет исключительно электрическую природу. Никаких химических и уж тем более генетических изменений при разогревании пищи не происходит, поэтому сами продукты не претерпевают никаких изменений. Использование микроволновой печи для приготовления пищи абсолютно безвредно и безопасно.
 
 

Вернуться в «Наука и природа»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей