将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答

微波炉,作为我们生活中常见的厨房家电,我们的日常生活离不开它的帮助。它在加热食物方面起着莫大的作用,但它却不是什么食物都可以加热的,它的使用还有着许多的注意事项,例如不能加热带壳的鸡蛋、锡箔纸、板栗和铁制容器等。虽然这些事项我们都在日常的使用中铭记于心,但你知道吗,还有一种东西是不能放到微波炉里加热的。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图

为什么不能?那是因为把它放进微波炉中加热会发生爆炸。这种物质是什么?发生爆炸的原理如何解释?这类物质爆炸的过程是怎样的?科学家可以从中发现什么原理?

其实这类物质就是葡萄,曾经有人做了一个实验,将它对半切开但不完全切断,然后放进微波炉加热,不久,这两半连在一起的葡萄居然爆炸了。不仅如此,两颗完整的葡萄挨在一起加热也会起火,并且产生爆炸。其中的原因却是科学家都难以完全解答的难题。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图2

概念解析

要想知道爆炸的原因,首先我们要明确两个概念:一是解微波炉的工作原理。二是等离子体

微波炉能加热食物的核心原理就是微波,这是一种高频电磁波。它本身是不产生热能的,在自然界中有许许多多的微波,但它们都是分散在各处的。而微波炉之所以能产生微波,是其内部的磁控管,将电能转化为微波

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图4

虽然微波本身并不能发热,但是微波产生的高频振荡可以让食物内的水分子快速震动,其震动频率约为每秒钟24亿5千万次。分子间在高频振动下相互摩擦,从而水温升高,食物也就因此被加热了。

值得注意的是,微波这一加热方式不是从外部加热食物,而是食物内部分子的振动自己发热,这样就表现为食物是由内而外地加热。这也是为什么鸡蛋不能放进微波炉加热的原因,鸡蛋在加热时往往是蛋黄先被加热,但是外面的蛋壳迟迟不被加热,这就导致蛋黄产生的巨大热能被困在里面,积聚久了就会发生爆炸。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图6

关于微波,下面介绍一下两个比较重要的特点

一是微波具有穿透性。它可以穿过云、雾、植被和地表层,更有甚者,还可以穿过物体深层次的电离层。有的可以穿透等离子体,在航天器通信技术中有所运用,还有的微波可以穿透生物体,在医学中应用广泛。微波不仅仅可以穿透物体,它还可以穿透物体内部极为渺小的分子,是一种穿透性很强的电磁波。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图8

二是选择性加热。这一特性主要源自于加热物体介质损耗因数的不同,简单来讲就是不同物体之间可以吸收微波的能力不同。在这一特性下,蛋白质,碳水化合物等对微波的吸收少,故而加热程度小,而水这一分子,吸收微波的能力强,其被加热的程度大。所以食物中的含水量决定了其被加热的程度。

在我们日常的生活中,这一类的食物很容易被加热,而像米饭这样的,也需要稍微加一点水才能更好地加热。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图10

介绍完微波,我们再来说说等离子体。这是一种由由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同的粒子组成的电中性物质。是物质存在的一种形态。等离子体中的一些粒子会产生电磁场,这使得粒子间可以相互碰撞,并在电磁的作用下产生一些波。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图12

火热碰撞

目前学界对于葡萄爆炸的原因并未盖棺定论,上述两个概念是目前科学家们普遍认为的葡萄起火爆炸的关键因素

当葡萄被加热后,葡萄内部会产生电场,这种电场能量巨大,这些从电场释放出来的能量被葡萄内部的钾离子和钠离子吸收,发生电离现象,从而使他们变成了等离子体。这些等离子体在葡萄内部相互碰撞,在微波炉电磁场的加持下,便会在高速碰撞下释放出光芒。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图14

而微波具有穿透性,当微波穿透进葡萄时,它的波长发生了变化,它被葡萄内的物质所吸收发生了散射,使得微波的波长变成和葡萄的直径相差无几。这里就要提到另外一个例子,就是声音可以震碎玻璃杯,这现象是因为声波和被子的振动达到了同一个振频,形成了共振,从而使杯子碎掉。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图16

当葡萄的直径和微波的波长差不多时,也会形成共振,这种共振会使进入葡萄的微波在葡萄内部不断反射,反射会使葡萄内的分子振动更加剧烈,加之葡萄水分含量多,能吸收更多的微波在其内部反射。

并且这种振动是由内向外的,其发生振动的中心点能量是最大的。葡萄内部的分子剧烈振动,形成等离子体,产生了巨大的热能,这种能量将空气电离,产生了电火花,这样的电火花和等离子体碰撞时产生的光芒加在一起,在起火的一瞬间产生的光亮就和爆炸一样。

将两颗葡萄放进微波炉,为何会爆炸?科学家也无法完全解答插图18

至于为什么是连接点?因为连接点的磁场是最强的,两半葡萄中心产生的热能都汇聚于此,此处的振动也是最为激烈,所以会在连接点间产生火花。不过要发生这一反应,限制的条件还是非常多的。

例如,必须是均匀的球体,实验者把草莓香蕉等水果也拿来做实验,而它们并不会爆炸。物质内部的水和电解质必须充分,这两个是爆炸的关键因素,少了一个都是无法爆炸的。还有物体之间必须挨得够近,之前实验者将一整串葡萄放进去也并没有爆炸。只有物质之间挨得够近,其相交点才会产生强烈的电磁场,从而起火。且物体不能太大,太大的能量就会在传输过程中消散,无法聚集在一起产生热能。

除了葡萄,还有的物体也可以产生这一现象。例如被氯化钠泡过的小水球,鹌鹑蛋,黑莓等,这些都符合均匀的球形,小,距离近,水分和电解质充足的特点

研究意义

这时我们可能会疑惑,研究葡萄为什么爆炸有什么意义吗,这除了提醒我们不能将两个挨在一起的葡萄加热以外还有什么作用?不要小看这一研究的作用,科学家们也是通过研究蝙蝠夜间飞行的能力,从而发明了雷达,通过研究蜂巢的结构发明了更为坚固的塑料。许多重大的研究就是从不起眼的小事件出发的

而在葡萄爆炸事件中,科学家们就发现了其中的电磁共振现象。这种现象目前最为广泛的应用就是无线充电。通过电磁共振来实现无线充电,由于其具有方向性,可以使其传输效率更高,不受空间和障碍的影响。目前这种技术已经投入到了生产生活中,科学家们还着手将这一技术应用到移动充电中来。

除此之外,电磁共振的技术在芯片制造领域有所应用。例如我们现在炙手可热的微芯片制造。这一制造中所运用到的光刻技术是一大技术难点,而电磁共振可以为光刻技术提供新的手段,从而实现更小单位制的刻制。这一现象还对纳米光子共振和摩尔现象的研究有新的启发。

以小见大

许多事情看似渺小,但其内在却蕴含着巨大的能量。若不是通过实验,又有谁会知道葡萄加热会起火?所以,我们要一直保持对事物的好奇心,不放过任何一个微小的细节,对不明白的事情提出自己的问题。

我们要打开我们的思维,用探索的目光对待身边的事。科学家们也正是抱着这样的目光,通过微小的发现,发明出了许多造福人类的发明,让我们在科学的道路越走越远。

每天一个不一样的科普!带您走进不一样的大千世界!专注有料,舍我其谁。实用小百科,专门搜集生活中的实用小常识、小智慧。

关于作者: 探子有密报

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 hijjj#qq.com 举报,一经查实立刻删除。


为您推荐