每次用微波炉前都要搜索它不能加热啥?

每次用微波炉前都要搜索它不能加热啥?
2020年05月19日 09:28 新浪科技综合

  来源:中国科普博览

  疫情宅家的日子,微波炉成了很多人解决吃饭问题的好帮手。然而,很多人对微波炉的了解并不够,只要是食物,就喜欢用微波炉“叮”一下,导致频频“翻车”。

 图片来源:微博 图片来源:微博

  为什么微波炉不能加热鸡蛋?放进微波炉加热的食物为什么不能用金属器皿来盛?要了解这些,我们需要先知道微波炉加热食物的原理。

  Part.1

  微波炉是怎样将食物加热的?

  微波炉加热食物的原理是用微波辐射来加热食物。微波和我们平时所见的光一样,都是一种电磁波。微波专门指的是波长在1毫米到1米之间的电磁波。可见光指的是波长在400到700纳米之间的电磁波。

  一般的家用微波炉产生的微波的频率是2.45GHZ左右,波长在12厘米左右。当用微波炉加热食物的时候,食物的分子会吸收微波所携带的能量,吸收了能量的食物分子会发生振动,这种振动在宏观上的表现就是食物温度的升高。

 微波炉是利用微波来加热食物的 微波炉是利用微波来加热食物的

  更具体的说,微波炉采用的是介电加热。介电加热指的是指利用电磁辐射来加热介电质的一种方式,介电质是一种可被电极化的绝缘体。

  比如说,水就是一种介电质,一个水分子包含两个氢原子和一个氧原子。虽然水分子整体上是电中性的,但是氧原子带负电荷,而氢原子带正电,如下图所示。水分子的这种性质让水成了一种理想的介电质。

 水分子示意图 水分子示意图

  将把水分子置入电磁波中,由于电磁波中电场的作用,水分子中的带负电的氧原子会倾向于朝反着电场的方向位移,而氢原子会朝着电场的方向移动。氧原子和氢原子的这种位移是很小的,并不足以导电,这种现象就叫做介电质的电极化。

 介电质的极化 介电质的极化

  当把水放入微波炉加热时,微波炉发出的微波的电场不断变换着方向,水分子的氧原子和氢原子就不断的变换位置,这种位置的变化可以理解成水分子的振动。随着时间的流逝,水中大多数分子都会产生这种振动,水温就会变高。

  另外,脂肪和糖也是电介质,但是它们的分子在电场中移动的位置比水小,因此加热它们需要更长的时间。

微波炉加热食品主要加热的是食品里面的水分微波炉加热食品主要加热的是食品里面的水分

  有些人可能听过这样一种说法,说微波炉是从内到外加热食物的,这种说法是正确的吗?

  对于一些有外壳的食物,情况可能确实如此。比如说鸡蛋,鸡蛋内部是液体,是良好的介电质,在微波炉内容易被加热,而鸡蛋外壳,则被加热的很慢。当把鸡蛋放进微波炉加热时,鸡蛋内部会首先热起来,内部的热量被外壳禁锢着得不到释放,当加热到一定程度时,鸡蛋壳就会被撑破,鸡蛋就会爆裂。

  对于普通的食物,比如说馒头,米饭,面包等等,它们内部的水分分布比较均匀,当放进微波炉时,它们都是被均匀加热的,并不是从内到外加热的。

  了解了微波加热的原理,我们才能更好地避开微波炉使用雷区。

  Part.2

  微波炉不能用来加热什么?

  微波炉加热食物,主要是加热食物中的水分。一般来说,如果一个食物特别干燥,是不宜使用微波炉来加热的。

  例如,纸币不能放入微波炉里面加热。这些干燥的易燃物不是介电质,它们不会吸收微波炉的热量,所以会导致微波炉里面的温度越来越高,当高于一定温度时,就会点燃这些可燃物。

 被微波炉烧掉的纸币 被微波炉烧掉的纸币

  另外,使用微波炉加热的一个很重要的原则是,不要把金属放入微波炉。这是因为用微波炉加热金属时,微波炉发出的能量并不会被金属吸收,而是被金属反射,这时微波炉里面积聚的能量会越来越多,当能量达到一定程度时微波炉甚至会起火爆炸。

  另外,正是由于金属可以反射微波,所以微波炉的四周和门都是用金属做的,这样可以有效地把微波限制在微波炉内部,防止微波逸出,造成安全隐患。

  Part.3

  厨房不愧也是“战场”,

  微波炉的出现和军工有关

  你可能想不到,厨房里的微波炉最开始竟是由一个军工企业率先制造出来的,这是怎么一回事呢?

  这就要从微波炉里面产生微波的装置——磁控管说起。磁控管最初是给军用雷达使用的,用来探测飞机和导弹。二战结束以后,制造磁控管的公司业绩大不如前。一些磁控管制造商,例如雷神公司(Raytheon Company),急切地想把该技术应用到新的领域来盈利。

  二战时期,科技界已经普遍知道无线电波能够加热介电材料,并且在工业和医疗环境中相当普遍地使用介电加热技术。用无线电波加热食物的想法也已经出现。一些公司和实验室也一直在研究这种技术,在1933年在芝加哥举行的世界博览会上,西屋公司更是展示了一个10千瓦的短波无线电发射机,该发射机可以在两个金属板之间煮牛排和土豆。但是在二战时期这种现象并没有被深入的研究。

 雷神公司制造的Raydarange 微波炉 雷神公司制造的Raydarange 微波炉

  直到1945年,雷神公司的工程师珀西·斯潘塞(Percy Spencer)在这个想法上前进了一步。斯宾塞当时正在测试用于雷达装备的微波辐射器(磁控管)时,突然感觉西裤的口袋里有点不对劲,甚至听到了咝咝的声音。斯宾塞停下手里的工作,结果发现是他口袋里装的一块巧克力融化了。他猜可能是磁控管发射的微波烤化了巧克力,虽然这不是一种新的现象,但是斯宾塞决定用不同的食物去研究这种现象。

  斯宾塞通过将磁控管发射器连接到封闭的金属盒上,制造出了世界上第一台真正的微波炉。然后,他将各种食品放入盒子中,同时观察效果并监控温度。

  后来雷神公司的管理层得知了斯宾塞的发明,马上给这个发明申请了专利,并于1946年推出了首台商用Radarange微波炉。

  但这个时候的Raydarange是一个非常昂贵的设备,而且在工作时候必须不断的用水进行冷却,使用起来不是很方便,只能在餐馆进行使用,并不适合普通的家庭。

 Tappan RL-1 壁挂式微波炉 Tappan RL-1 壁挂式微波炉

  到1955年,雷神公司已开始许可其它公司使用其微波技术来制造微波炉。之后不久,Tappan公司给消费者设计了第一台实用的微波炉Tappan RL-1。

  Tappan RL-1是壁挂式微波炉,售价高达1,295美元(相当于今天的11,000美元),大多数人根本负担不起。十年后,雷神公司收购了Amana Refrigeration公司,之后于1967年开始以495美元出售Amana Radarange微波炉。随着技术的进步,微波炉的价格也越来越便宜。

  在80年代,微波炉在美国家庭变得越来越普遍。这个时候微波炉也开始走进中国家庭的厨房,随着中国企业的进一步参与,微波炉也很快在中国实现了普及。

1967年的Amana Radarange 微波炉,和现在的微波炉已经十分相像了1967年的Amana Radarange 微波炉,和现在的微波炉已经十分相像了

  军用的技术也可以转换为民用技术,造福于普通的民众,类似的发展还有雷达,核能等。

  军用磁控管变身民用微波炉,这么厉害的厨具可不止热剩菜饭的功能哦。

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