6 грудня
День народження мікрохвильової печі
Мікрохвильові, або СВЧ-печі - це відносно недавній винахід людства, але вже знайшов своїх вдячних користувачів. Подібно багатьом іншим відкриттям, які суттєво вплинули на повсякденне життя людей, відкриття теплового впливу мікрохвиль сталося випадково.
У 1942 році американський фізик Персі Спенсер працював у лабораторії компанії «Райтеон» з пристроєм, який випромінював надвисокочастотні хвилі. Різні джерела по-різному описують події, що трапилися в той день в лабораторії. За однією версією, Спенсер поклав на свій пристрій бутерброд, а знявши його через кілька хвилин, виявив, що бутерброд прогрівся до середини. За іншою версією, розігрівся і розтанув шоколад, який був у Спенсера в кишені, коли він працював біля своєї установки, і, осяяний щасливою здогадом, винахідник кинувся в буфет за сирими кукурудзяними зернами. Піднесений до установки попкорн незабаром з тріском почав лопатися...
Так чи інакше ефект був виявлений.
6 грудня 1945 року Спенсер отримав патент на використання мікрохвиль для приготування їжі, а в 1949 році за його патентом у США були зроблені перші мікрохвильові печі для швидкого розморожування стратегічних запасів продуктів. Тому саме 6 грудня ми відзначаємо День народження мікрохвильової печі. У 1947-м на кухнях госпіталів і військових їдалень, де вимоги до якості їжі були не настільки високі, з'явилися перші прилади для приготування їжі за допомогою мікрохвиль. Ці вироби фірми «Райтеон» заввишки в людський зріст важили 340 кг і коштували 3000 доларів.
Що таке мікрохвилі
Мікрохвильове, або надвисокочастотне (НВЧ), випромінювання - це електромагнітні хвилі довжиною від одного міліметра до одного метра, які використовуються не тільки в мікрохвильових печах, але і в радіолокації, радіонавігації, системах супутникового телебачення, стільникової телефонії та т.д. Мікрохвилі існують в природі, їх випускає Сонце.
Рис. 1 Шкала електромагнітного випромінювання.
Місце мікрохвильна шкалі електромагнітного випромінювання показано на мал. 1.
В побутових мікрохвильових печах використовуються мікрохвилі, частота f яких становить 2450 МГц. Така частота встановлена для мікрохвильових печей спеціальними міжнародними угодами, щоб не створювати перешкод роботі радарів і інших пристроїв, що використовують мікрохвилі.
Знаючи, що електромагнітні хвилі поширюються зі швидкістю світла з дорівнює 300 000 км/с, неважко підрахувати, чому дорівнює довжина хвилі L мікрохвильового випромінювання даної частоти:
L = c/f = 12,25 см.
Щоб зрозуміти принцип роботи мікрохвильової печі, треба згадати ще один факт з шкільного курсу фізики: хвиля являє собою поєднання змінних полів - електричного і магнітного. Продукти, що вживаються нами в їжу, магнітних властивостей не мають, тому про магнітне поле ми можемо забути. А ось зміни електричного поля, які несе з собою хвиля, для нас дуже до речі... Як мікрохвилі нагрівають їжу? Серце мікрохвильової печі - магнетрон, який випускає пучки мікрохвиль. Вони потрапляють на обертовий вентилятор, і той розкидає їх по всій камері печі.
До складу продуктів харчування входять багато речовини: мінеральні солі, жири, цукор, вода. Щоб нагріти їжу з допомогою мікрохвиль, необхідна присутність в ній дипольних молекул, тобто таких, на одному кінці яких є позитивний електричний заряд, а на іншому - негативний. На щастя, таких молекул в їжі вдосталь - це молекули і жирів і цукрів, але головне, що дипольною є молекула води - найпоширенішої в природі речовини.
Кожен шматочок овочів, м'яса, риби, фруктів містить мільйони дипольних молекул.
Мал. 2. Дипольні молекули:
а - у відсутності електричного поля;
б - у постійному електричному полі;
г- у змінному електричному полі
При відсутності електричного поля молекули розташовані хаотично (мал. 2,а).
В електричному полі вони шикуються строго по напрямку силових ліній поля, "плюсом" в одну сторону, "мінусом" в іншу. Варто полю змінити напрямок на протилежне, як молекули тут же перевертаються на 180о (мал. 2,б).
А тепер згадаймо, що частота мікрохвиль 2450 Мгц. Один герц - це одне коливання в секунду, мегагерц - один мільйон коливань в секунду. За один період хвилі поле змінює свій напрямок двічі: був "плюс", став "мінус", і знову повернувся вихідний «плюс». Отже, поле, в якому знаходяться наші молекули, змінює полярність 4 900 000 000 разів в секунду! Під дією мікрохвильового випромінювання молекули води починають шалено рухатися зі швидкістю мікрохвиль, тертися і стукатися одна об одну, перекидатися, і при цьому відбувається виділення величезного кількість теплової енергії (мал. 2), яка і служить причиною розігрівання їжі.
Рис. 3 Розігрів шматка м'яса.
Продукти нагріваються під дією мікрохвиль приблизно так само, як нагріваються наші долоні, коли ми швидко трьом їх одна об одну. Схожість складається і ще одним: коли ми тремо шкіру однієї руки об шкіру іншої, тепло проникає вглиб м'язової тканини. Так і мікрохвилі: вони працюють тільки у відносно невеликому поверхневому шарі їжі, не проникаючи всередину глибше, ніж на 1-3 см (рис. 3). Тому нагрівання продуктів відбувається за рахунок двох фізичних механізмів - прогріву мікрохвилями поверхневого шару і подальшого проникнення тепла в глибину продукту за рахунок теплопровідності.
Звідси витікає рекомендація: якщо потрібно приготувати в мікрохвильовій печі, наприклад, великий шматок м'яса, краще не включати піч на повну потужність, а працювати на середньої потужності, але зате збільшити час перебування шматка в печі. Тоді тепло з зовнішнього шару встигне проникнути в глиб м'яса і добре пропече внутрішню частину шматка, а зовні шматок не підгорить.
З тих же міркувань рідкі продукти, наприклад супи, краще періодично помішувати, виймаючи час від часу каструльку з печі. Цим ви допоможете проникнення тепла в глиб ємності з супом. |