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为什么金属在微波炉里会发光?

孩子们,不要在家里尝试。(图片版权Getty)

现在是清晨,你睡眼朦胧的注意力转向了一份速溶燕麦片。你把碗放在微波炉里,按了启动键,厨房里一场小型焰火表演突然响起,顿时惊慌失措。勺子-你把勺子忘在碗里了!”

虽然电影可能让你相信这种电子场景会导致火爆,但事实是,在微波炉里放汤匙并不一定危险。但是,当金属受到20世纪中叶技术奇迹的影响时,为什么会产生火花呢?”要回答这个问题,我们首先要了解微波炉是如何工作的。这个小烤箱依靠一种叫做磁控管的装置,一种真空管,通过它可以产生磁场。安大略省特伦特大学(Trent University)物理学家亚伦·斯列普科夫(Aaron Slepkov)在接受《现场科学》(Live Science)采访时说,这种装置能使电子旋转,产生频率为25亿赫兹(或每秒25亿次)的电磁波,

相关:什么是微波?”他补充说,对于每一种物质来说,都有特定的频率,在这个频率下,它吸收光的能力特别强,而水的吸收频率恰好是2.5千兆赫兹。由于我们吃的大多数东西都是水,这些食物会从微波炉中吸收能量并加热。

有趣的是,2.5千兆赫兹不是最有效的加热频率,Slepkov说。他指出,这是因为发明微波炉的雷声公司注意到,高效频率在他们的工作中做得太好了。汤之类的东西的顶层的水分子会吸收所有的热量,所以只有前几百万分之一英寸的水会沸腾,让石头下面的水变冷。

现在,关于火花金属。斯列普科夫解释说,当微波与金属材料相互作用时,材料表面的电子会四处晃荡。如果金属表面光滑,这不会造成任何问题。但在有边缘的地方,比如叉子尖上,电荷会堆积起来,产生高浓度的电压。

“如果它足够高,它会从空气中的一个分子上撕下一个电子,”产生火花和一个电离(或带电)分子,Slepkov说,

电离粒子比水更能吸收微波,所以一旦火花出现,就会有更多的微波被吸收,电离更多的分子,使火花像火球一样增长,他说。

通常,这样的事件只能发生在边缘粗糙的金属物体上。这就是为什么“如果你拿着铝箔,把它放在一个平面的圆圈里,它可能根本不会发光,”Slepkov说但是,如果你把它揉成一个球,它会很快地发出火花。

虽然这些火花有可能对微波炉造成伤害,但任何食物都应该完全可以在事后食用(以防你真的忘记了燕麦粥中的勺子),根据一篇来自金属牙线的文章,

炽热的葡萄

金属不是唯一能在微波炉中产生光线的物体。病毒网络视频还显示,一半的葡萄会产生壮观的等离子体火花,这是一种带电粒子气体。

各种各样的侦探都在寻找一种解释,这表明它与像金属一样的电荷积聚有关。但是Slepkov和他的同事们进行了科学实验来弄清这一现象。

“我们发现的更加复杂和有趣,”他说。

通过将水凝胶球(一种用于一次性尿布的高吸水性聚合物)填充到水里,研究人员了解到几何结构是最重要的在葡萄状物体中产生火花的重要因素。Slepkov说,葡萄大小的小球恰好是微波的特别好的聚光器。

葡萄大小的小球导致微波辐射积聚在微小的水果内部,最终产生足够的能量从钠或钾中撕裂电子

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