Микроволны – довольно сложная тема для понимания, особенно в сравнении с традиционными методами приготовления пищи, где «огонь горячий». Оказывается, у людей всё ещё возникают вопросы по этому поводу, например, почему, если положить лёд в микроволновку вместе с рисом, рис нагревается, а кубик льда остаётся практически нетронутым.
Начнём с того, как работают микроволны.
«Микроволны генерируются внутри печи с помощью электронной лампы, называемой магнетроном. Эти микроволны отражаются внутри металлической камеры печи и поглощаются пищей. Микроволны заставляют молекулы воды в пище вибрировать, создавая тепло, которое и готовит пищу, — объясняет Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. — Вот почему продукты с высоким содержанием воды, такие как свежие овощи, готовятся быстрее, чем другие.»
Существует распространённое мнение, что микроволны настроены на частоту вибраций молекул воды, и лёд не так сильно реагирует на микроволны, поскольку его молекулы не могут свободно входить в этот режим вибрации. Однако это ошибочное представление.
Во-первых, микроволны не настроены на определённую резонансную частоту воды, а создают несколько широких пиков в спектре частот, которые также зависят от таких факторов, как положение пищи в микроволновке.
«На самом деле, это всего лишь миф, — объясняет Рон Шмитт (Ron Schmitt), бывший директор по электротехнике в корпорации Sensor Research and Development, в своей книге «Electromagnetics Explained». — Резонанса воды на этой частоте нет. Первый резонансный пик приходится на частоту выше 1 ТГц, а наибольшие потери наблюдаются в инфракрасном диапазоне. Частота 2,45 ГГц не имеет особого значения, за исключением того, что Федеральная комиссия по связи считает её допустимой для использования в микроволновой печи.»
Во-вторых, твёрдые тела — отличные проводники вибраций. Плотно связанные атомы позволяют вибрациям проходить через них быстрее, чем в жидкостях или газах, что объясняет, почему звук распространяется быстрее через металл, чем через воздух или воду.
«Так как же микроволны в печи нагревают еду, если они не настроены на резонансную частоту воды? Они нагревают пищу с помощью простого диэлектрического нагрева», — объясняет в посте для университетского блога октор Кристофер С. Бэрд (Christopher S. Baird), доцент физики в Техасском университете A&M.
«При диэлектрическом нагреве электрическое поле в электромагнитной волне оказывает воздействие на молекулы в пище, заставляя их вращаться для выравнивания с полем. Вследствие этого вращения молекулы сталкиваются друг с другом, превращая свою упорядоченную вращательную энергию в неупорядоченное движение, которое на макроскопическом уровне мы называем теплом. Таким образом, энергию микроволн поглощают многие типы молекул в продуктах питания, а не только молекулы воды.»
И хотя молекулы льда способны вибрировать, они гораздо менее способны вращаться из-за водородных связей с соседними молекулами воды. В результате происходит меньше столкновений и меньше неупорядоченного движения, и поэтому лёд медленнее тает в микроволновке.
Существует ещё один распространённый миф о том, что еда в микроволновке готовится изнутри наружу, но это тоже не так. На самом деле наружные слои пищи получают тепло от микроволн, а внутренние части нагреваются традиционным способом — путём теплопередачи. Таким образом, если у вас в микроволновке большой кусок льда, теплопроводность поможет его разогреть.
