Андрей Варламов - Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

Теперь, когда мы познакомились со скин-эффектом, мы можем вернуться к выбору частоты СВЧ-печи. Как мы видели, она принадлежит частотному диапазону, в котором электромагнитные волны хорошо поглощаются молекулами воды. Максимум этого поглощения находится на частоте почти в 10 раз выше – около 20 ГГц. Значение 2,45 ГГц является результатом компромисса: чем выше частота, тем больше поглощение воды, однако и тем более существенным становится скин-эффект, который препятствует равномерному приготовлению блюд.

Известно, что нельзя ставить в микроволновую печь металлическую посуду. А что произойдет, если этот запрет нарушить? Стремясь просветить своих читателей, авторы этой книги поставили следующий опыт (не рекомендуем повторять его дома!). В фаянсовую чашку и металлическую емкость налили равное количество воды, а затем на 30 секунд поместили оба сосуда в микроволновую печь под наблюдением. При открытии печи вода в чашке оказалась горячей, в металлической емкости – холодной. Металл, глубина проникновения микроволн в который очень мала, помешал излучению пройти через него.

7. Высоковольтная линия электропередачи

Несмотря на то что вода в металлической емкости не нагрелась, сам металл тем не менее определенное количество тепла поглощать способен (из-за возникновения поверхностных вихревых токов). Поскольку металлы имеют хорошую теплопроводность, это тепло быстро распределяется по всему объекту. Использованная нами емкость имела толстые стенки и, следовательно, была способна поглотить тепло без повреждений. С более тонкой посудой, например тарелкой с золотым ободком, может произойти взрыв или возгорание…

8. Результат попытки приготовить яйцо в микроволновой печи

Поставив фаянсовую чашку, полную воды, рядом с металлической емкостью, мы приняли меры предосторожности. Действительно, печь настроена на определенную мощность, и вся энергия, излучаемая в течение определенного времени, должна быть рассеяна. Когда вода или пища находятся на подносе, они, нагреваясь, эту энергию поглощают. Если же в печь поставить один металлический сосуд, он, как уже говорилось, не пропустит излучение внутрь. Ситуация окажется подобной короткому замыканию розетки: не имея возможности выделить тепловую энергию в камере печи, излучение может повредить магнетрон. По той же причине не нужно запускать и пустую микроволновую печь! Поэтому следует твердо запомнить, что наличие металлической посуды в печи создает помехи распространению волн, и никогда ее не использовать.

Стоит отметить, что для использования в микроволновой печи подходит не всякая фаянсовая или стеклянная посуда. Дело в том, что некоторые сосуды при использовании в СВЧ-печи могут разогреваться, как и их содержимое. Новую посуду легко протестировать, налив в нее полстакана воды и поставив в микроволновку. Если спустя одну-две минуты работы печи вода нагрелась, а посуда осталась холодной – это то что надо.

Продолжим рассуждение на тему «как не надо использовать микроволновую печь». В ней невозможно варить яйца! В работающей микроволновке жидкое содержимое яйца очень быстро нагревается и начинает испаряться. Образующийся внутри яйца газ накапливается под скорлупой, давление возрастает – и в конце концов яйцо взрывается (илл. 8)! Взрывающееся яйцо, как и плохо приготовленный окорок, – пример неправильного использования микроволновой печи.

Наконец, проведем последний эксперимент. Действительно ли микроволновая печь не нагревает продукты, в которых нет воды? Мы поставили в печь стакан с арахисовым маслом, а рядом – стакан воды, как из предосторожности, так и для сравнения. Неудивительно, что после нескольких минут работы устройства вода стала горячей… в то время как масло осталось холодным! Однако этот результат априори предсказуем не был. И все же вещества, не содержащие воды, могут нагреваться электромагнитным излучением, при условии что они содержат молекулы, подобные электрическим диполям (илл. 5).

Можно ли приготовить яйцо на вершине Эвереста? Зная, что куриное яйцо всмятку варится четыре минуты, сколько времени мы потратим, чтобы приготовить страусиное яйцо? Как отличить сырое яйцо от яйца, сваренного вкрутую? В чем секрет вкусных японских яиц Онсэн-тамаго? В этой главе вы узнаете все о яйцах!