Mikrovlnnou troubu pravděpodobně používáte téměř každý den svého života, ale možná si neuvědomujete, jak přesně funguje. Mnozí se obávají, že vám mohou způsobit rakovinu nebo vám jinak ublížit, ale proč si neudělat čas a nezjistit si vědecké poznatky, abyste si uvědomili, že takhle mikrovlny nefungují.
Mikrovlny, tedy vlny, jsou vlastně formou energie, která se v mikrovlnných troubách, tedy v přístroji, používá k ohřevu jídla. Z hlediska vlnové délky a frekvence spadají mikrovlny mezi infračervené záření a rádiové vlny. Pokud vám tato forma reference nic neříká, mikrovlny mají od hřebene k hřebeni asi 12 centimetrů, tedy 10^-2 metry. Tato vlnová délka je snadno pohlcována většinou potravin, konkrétně molekulami vody, což způsobuje zahřívání potravin. Brzy se dostaneme k podrobnostem, ale přejděme k nejdůležitější otázce: způsobují mikrovlny rakovinu?
Přes to, co vám možná říkala vaše babička, částice tvořící mikrovlnnou troubu, fotony, nemají dostatečnou energii na to, aby způsobily rakovinu. Podobné, ale silnější vlny, jako je ultrafialové a rentgenové záření, mají na jeden foton více energie a mohou způsobit rakovinu.
Když už víme, co přesně mikrovlnná trouba je, jak fungují samotné mikrovlnné trouby? Základem technologie mikrovlnných trub je magnetron. Ne, není to název transformačního robota, spíše jde v podstatě o vysokonapěťový motor pro vytváření mikrovln. Elektrický transformátor přeměňuje střídavé napětí 120 V ze zásuvky na napětí 4000 V nebo vyšší, které se přivádí do magnetronu. Toto vysoké napětí zahřívá vlákno v jádru magnetronu a způsobuje uvolňování přebytečné energie ve formě elektronů. Tyto elektrony by normálně letěly ven z katody (vlákna) k anodě (kladným svorkám), ale kruhový magnet je ohýbá zpět k vláknu. Toto ohýbání od pevného magnetu způsobuje, že elektrony letí v jakési smyčce.
V širším měřítku, jak jsou tyto elektrony vysílány z vlákna a letí ve smyčkách, vznikají mikrovlny. Smyčkové elektrony v podstatě nepřetržitě létají kolem anodových svorek. Když elektron proletí kolem otvoru mezi anodami, vytvoří mikrovlnu. Představte si to, jako když foukáte přes otevřený konec láhve.
Pochopení toho, jak mikrovlnná trouba, přesněji řečeno magnetron, vytváří mikrovlny, je klíčové, ale jak tyto vlny následně ohřívají vaše teplé kapsy? Mikrovlny jsou z magnetronu vysílány přes anténu. Mikrovlny se pak odrážejí uvnitř kovového pláště mikrovlnné trouby v různých vzorcích. Tyto vlny jsou pak snadno absorbovány molekulami vody v potravinách. Molekuly absorbují vlny, které způsobí, že začnou vibrovat a přemění energii na teplo. Na potraviny s nízkým obsahem vody mikrovlny obvykle nepůsobí. To je také hlavní princip materiálů bezpečných pro mikrovlnné trouby.
Pokud se budeme hlouběji zabývat tím, proč pohlcování mikrovln molekulami vody způsobuje zahřívání potravin, musíme se podívat na elektrické pole. Molekuly vody jsou stejně jako magnety na jedné straně kladně nabité a na druhé straně záporně nabité. Mikrovlny jsou na svém horním hřebeni také kladné a na dolním hřebeni záporné. Když mikrovlny dopadají na molekulu vody, snaží se molekula vyrovnat s polem vlny. Protože mikrovlny jsou vlastně vlny, jejich kladná a záporná pole se neustále pohybují, v případě mikrovln -2,5 miliardykrát za sekundu. To v kombinaci s tím, že se molekula vody snaží přizpůsobit měnícím se polím, znamená vibrace. Vibrace znamená tření a tření znamená teplo.
Víme tedy, co jsou mikrovlny, a víme, jak ohřívají jídlo, ale proč ohřívají jídlo tak rychle a proč jsou v našem jídle často studená místa?
Mikrovlny ohřívají jídlo tak rychle, protože vaří všechny části jídla současně. Pánev vaří jídlo pouze vedením, kdy je jídlo v kontaktu s pánví. Protože mikrovlny procházejí všemi částmi připravovaného jídla, může být ohříváno uvnitř i navenek současně. To však také znamená, že vzhledem k povaze vln mohou vznikat studená místa.
Studená místa v jídle ohřívaném v mikrovlnné troubě vznikají, když se mikrovlny navzájem vyruší. Když na sebe narazí kladná strana vlny a záporná strana vlny, vyruší se a rovnají se žádné vlně. Když o tom budu přemýšlet hlouběji, rozdělil jsem to do této oceněné rovnice:
(1 teplo) + (-1 teplo) = 0 tepla
To způsobuje „mrtvé zóny“ v mikrovlnkách, kde nedochází k žádnému ohřevu. Proto většina moderních mikrovlnných trub obsahuje otáčející se talíř. Otáčení posouvá potraviny dovnitř a ven z mrtvých zón, čímž dochází k rovnoměrnějšímu ohřevu.
Tím je pokryto téměř vše, co se týká funkce moderních mikrovlnných trub. Tato zařízení se stala klíčovým prvkem naší každodenní rutiny a zahrnují slušnou dávku vědy a techniky. Doufejme, že teď už se na mikrovlnnou troubu nebudete nikdy dívat stejně.