Det er tidlig morgen og din bleary-øye oppmerksomhet har vendt til en hjelp av øyeblikkelig havremel. Du setter bollen i mikrobølgeovnen, trykker på startknappen og får plutselig panikk når en mini-fyrverkeri-forestilling går av på kjøkkenet ditt. Skjeen - du glemte skjeen i bollen!
Mens filmer kan ha deg til å tro at dette elektriske scenariet kan føre til en brennende eksplosjon, er sannheten at å plassere en skje i mikrobølgeovnen ikke nødvendigvis er farlig. Men hvorfor nøyaktig genererer metall gnister når de blir utsatt for et av miraklene ved midten av det 20. århundre teknologien?
For å svare på det, må vi først forstå hvordan en mikrobølgeovn fungerer. Den lille ovnen er avhengig av en enhet som kalles en magnetron, et vakuumrør som et magnetfelt får til å strømme gjennom. Enheten snurrer elektron rundt og produserer elektromagnetiske bølger med en frekvens på 2,5 gigahertz (eller 2,5 milliarder ganger per sekund), fortalte Aaron Slepkov, en fysiker ved Trent University i Ontario, til Live Science.
For hvert materiale er det spesielle frekvenser som det absorberer lys spesielt godt, la han til, og 2,5 gigahertz er tilfeldigvis denne frekvensen for vann. Siden det meste vi spiser er fylt med vann, vil disse matvarene absorbere energi fra mikrobølgene og varme opp.
Interessant er at 2,5 gigahertz ikke er den mest effektive frekvensen for oppvarming av vann, sa Slepkov. Det skyldes at selskapet som oppfant mikrobølgeovnen, Raytheon, la merke til at de svært effektive frekvensene var for gode på jobben sin, bemerket han. Vannmolekyler i det øverste laget av noe som suppe ville absorbere all varmen, så bare de første milliondelene av en tomme ville koke og la vannet under steinen være kald.
Nå, om det gnistrende metallet. Når mikrobølger samhandler med et metallisk materiale, blir elektronene på materialets overflate skåret rundt, forklarte Slepkov. Dette medfører ingen problemer hvis metallet er glatt over det hele. Men der det er en kant, som ved en gaffel, kan ladningene hoper seg opp og føre til en høy spenningskonsentrasjon.
"Hvis det er høyt nok, kan det rive et elektron av et molekyl i luften," og skaper en gnist og et ionisert (eller ladet) molekyl, sa Slepkov.
Ioniserte partikler absorberer mikrobølger enda sterkere enn vann gjør, så når en gnist dukker opp, vil flere mikrobølger suges inn og ionisere enda flere molekyler slik at gnisten vokser som en ildkule, sa han.
Vanligvis kan en slik hendelse bare skje i et metallgjenstand med røffe kanter. Derfor "hvis du tar aluminiumsfolie og legger den i en flat sirkel, vil det kanskje ikke gnist i det hele tatt," sa Slepkov. "Men hvis du krøller den til en ball, vil den gnist raskt."
Selv om disse gnistene kan forårsake skade på mikrobølgeovnen, bør all mat være helt fin å spise etterpå (bare i tilfelle du virkelig glemte den skjeen i havregryn), ifølge en artikkel fra Mental Floss.
Brennende druer
Metaller er ikke de eneste objektene som kan generere et lysshow i en mikrobølgeovn. Virale internettvideoer har også vist halverte druer som produserer spektakulære gnister av plasma, en gass med ladede partikler.
Ulike sleuths hadde søkt etter en forklaring, og antydet at det hadde å gjøre med en oppbygging av elektrisk ladning som i et metall. Men Slepkov og kollegene gjennomførte vitenskapelige tester for å komme til bunns i fenomenet.
"Det vi fant var mye mer komplisert og interessant," sa han.
Ved å fylle hydrogelkuler - en superabsorberende polymer som ble brukt i engangsbleier - med vann, lærte forskerne at geometri var den viktigste faktoren for å generere gnister i druelignende gjenstander. Slepkov sa at sfærer av druestørrelse bare var spesielt gode konsentratorer av mikrobølger.
Druenes størrelse fikk mikrobølgestrålingen til å samle seg inne i de små fruktene, noe som til slutt resulterte i nok energi til å rive et elektron fra natrium eller kalium inne i druen, la han til, og skapte en gnist som vokste til et plasma.
Teamet gjentok eksperimentet med vaktelegg - som er omtrent i samme størrelse som druer - først med sitt naturlige, eggeplomme interiør og deretter med væsken som ble tappet ut. De goo-fylte eggene genererte hotspots, mens de tomme ikke gjorde det, noe som indikerte at det å etterligne det metallglitrende opptoget krevde et vannig kammer i druestørrelse.
