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微波爐加熱 葡萄會發爐?

圖/琪琪

文/簡麗賢

日前學生問我:「老師,網路影片說,一顆切成兩半的葡萄放入微波爐加熱,會產生火焰。怎麼解釋這種奇特現象?」

將葡萄放進微波爐中加熱,葡萄竟然會「發爐」,真的很神奇,像廟宇前善男信女拜拜後插香的香爐,爐內滿布的香灰腳因高溫受熱而發出火焰。一般而言,寺廟「發爐」大多是好事,象徵神明前來巡視與關心信眾;然而,微波爐「發爐」就得小心,避免發生意外。

輻射熱能  穿透食物

討論葡萄在微波爐中發爐前,先聊聊微波爐加熱的原理,以及微波爐究竟跟哪一種容器比較「麻吉」?又跟哪一種容器不合,容易兵戎相見呢?

微波爐幾乎是現代生活不可或缺的家電用品,是便利超商加熱食品的好幫手。微波爐是用產生的微波加熱食物,一般市售微波爐的微波頻率約為數個GHz,GHz是10億赫茲。微波爐能迅速加熱食物,最主要原因是當微波的輻射能穿透食物時,會帶動電子轉移與電磁場改變,藉由食物中的水分子激烈振動、轉動與碰撞而「摩擦生熱」,達到加熱效果。

食物中的水分子為極性分子,具有「電偶極矩」,電磁波來回變動的電場,會使水分子受到力矩作用來回轉動,並且不斷撞擊周圍的分子,使其加速,藉此加熱食物。

使用微波爐加熱食物最好用耐熱玻璃容器,而且食物須含水分。鐵鋁罐飲料不能微波,金屬容器放在微波爐內加熱,會兵戎相見產生火花,因為微波是電磁波,本質是加速的帶電粒子,遇到金屬會反射,金屬容器內的食物無法達到加熱效果,還會產生靜電作用而火花四濺。在此要提醒讀者,避免將水微波加熱過久,不宜裝太滿,因水微波後在杯碗中看似平靜,但取出時可能會「突沸」,就是突然沸騰,易造成燙傷。

含水球物  入爐生火

回到微波爐加熱葡萄會「發爐」的問題。物理學家在20年前就探討這個問題,但當時並沒有找出原因,最近6年網路出現微波爐加熱葡萄而產生火焰的影片,引起熱議。兩年前,加拿大物理學家艾倫.史萊普科夫經過多次實驗,犧牲好多的葡萄及十餘具微波爐後,提出合理解釋。

他認為即使是兩顆完整的葡萄、櫻桃或自製的水凝膠珠,放進微波爐中加熱,都能產生火焰,這些能產生電漿火球的物質皆有一共同點,就是兩個相鄰圓形且含有大量電解質的含水球狀物。

該如何解釋呢?微波是電磁波家族的一波段,在空氣中傳播波速接近一般知道的光速,每秒約為30萬公里,在空氣中的波長約為10公分,葡萄中的折射率接近10,因為介質的折射率會影響電磁波傳播的速率,微波在折射率10的葡萄內速率會變慢,微波頻率不變,因此微波在葡萄內的波長約為空氣中的1/10,換算後非常接近球形葡萄的大小。

當兩顆葡萄在微波爐中依偎很近時,微波在它們之間的微小空間來回振動,容易在葡萄中產生駐波的共振現象而蓄積能量,葡萄中間的電磁場密度最高,溫度也最高,提升葡萄內部的微波功率,並形成強大的電磁場。當兩顆球狀物之間的溫度不斷上升,使原本溶於水中的鈉、鉀離子上升到離子態,也就是電漿態而產生火焰。艾倫.史萊普科夫指出,其實兩個葡萄之間並不需要連結,只要適當距離也會出現火焰現象。

27 09 2024

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