Почему в микроволновке греется еда, но не тарелка

Как микроволны заставляют еду становиться горячей

Внутри микроволновой печи установлен прибор под названием магнетрон. Он преобразует электричество в электромагнитные волны частотой примерно 2450 мегагерц, то есть почти два с половиной миллиарда колебаний за одну секунду. Это излучение той же природы, что и радиоволны в приемнике или сигнал Wi-Fi роутера, но значительно мощнее.

Почти любая пища содержит много влаги. Молекула воды H2O устроена любопытным образом. Атом кислорода сильнее притягивает электроны, поэтому на нем формируется слабый отрицательный заряд. На двух атомах водорода концентрируется положительный заряд. Такую частицу с двумя разными полюсами физики называют диполем. В электрическом поле молекула ведет себя подобно маленькой стрелке компаса.

Электромагнитное поле микроволновки постоянно меняет свое направление с чудовищной скоростью. Молекулы воды пытаются каждый раз повернуться вслед за полем туда и обратно. Они крутятся миллиарды раз в секунду, сталкиваются с соседними частицами и трутся друг о друга. В физике тепло — это и есть скорость хаотического движения молекул. Чем быстрее частицы толкаются, тем выше поднимается температура блюда.

Что происходит с тарелкой внутри камеры

Качественная посуда для микроволновых печей сделана из материалов с совершенно другими физическими свойствами. Обычное стекло, качественный фарфор или пищевой полипропилен представляют собой диэлектрики. В их составе молекулы жестко сцеплены в кристаллическую или полимерную решетку, лишены полярных хвостов и не могут свободно вращаться вслед за волнами.

Микроволновое излучение проходит сквозь чистую сухую керамику так же свободно, как солнечный свет проникает сквозь оконное стекло. Энергия волн не задерживается в стенках тарелки, поэтому посуда сама по себе остается холодной.

Почему в микроволновку категорически нельзя ставить металл

Металлы ведут себя при встрече с микроволнами совершенно иначе, чем еда или стекло. В металлической ложке, вилке или кастрюле огромное количество свободных электронов. Микроволны не проникают внутрь металла, а отражаются от его поверхности, подобно зеркалу.

Под действием мощного поля электроны в металле начинают быстро перемещаться по поверхности, создавая сильные электрические токи. Если предмет толстый и гладкий, он может сильно нагреться сам и отразить волны обратно в магнетрон, что способно сжечь электронику печи.

Если же металл тонкий, имеет острые края, зубья или тонкое напыление, ситуация становится опаснее. На тонких краях скапливается колоссальный электрический заряд. Напряжение между зубцами вилки или заломами алюминиевой фольги мгновенно пробивает воздух. Возникает электрическая дуга, вспыхивают искры, а тонкая золотистая каемка на блюдце буквально испаряется с хлопком и дымом.

Как открыли этот эффект

Эффект дипольного нагрева обнаружили совершенно случайно. В 1945 году американский инженер Перси Спенсер работал в лаборатории компании Raytheon над созданием мощных военных радаров. Во время испытаний очередного магнетрона он провел некоторое время рядом с работающим прибором. Спустя несколько минут Спенсер полез в карман брюк и с удивлением обнаружил, что лежавшая там шоколадка превратилась в горячую жидкую массу.

Инженера осенила догадка. На следующий день он принес в лабораторию зерна кукурузы. Когда он положил их рядом с излучателем, зерна начали с треском лопаться, превращаясь в попкорн прямо на глазах у физиков. Следом за кукурузой Спенсер попытался сварить сырое яйцо. Из-за стремительного закипания влаги внутри скорлупы яйцо взорвалось, забрызгав исследователей, но сам принцип стал очевиден. Уже в 1947 году в США появилась первая коммерческая микроволновка Radarange. Она была размером с большой холодильник и весила больше трехсот килограммов.

Разница между обычной духовкой и СВЧ-печью

Привычные нам способы приготовления пищи работают снаружи внутрь за счет теплопередачи. В классической духовке или на сковороде сначала нагревается воздух или металл, затем тепло медленно передается на поверхность продукта, и лишь потом через толщу мяса или овоща доходит до середины. Из-за этого снаружи всегда образуется твердая румяная корочка.

Микроволны действуют совершенно другим путем. Электромагнитная волна проникает вглубь продукта примерно на два-три сантиметра сразу со всех сторон. Вся эта толща начинает выделять тепло одновременно. Именно поэтому в микроволновке сложно получить хрустящую корочку без встроенного гриля. Еда готовится за счет внутреннего пара.