葡萄的微波爐物理 | 水果好營養
2019年3月21日—把對切的葡萄放進微波爐,在微波的加熱下會產生電漿和火花。由於視覺效果奇特,這種葡萄電漿的影片在網路上盛傳。在大部分的影片中,葡萄的果肉被切開 ...
■把對切的葡萄放進微波爐,在微波的加熱下會產生電漿和火花。由於視覺效果奇特,這種葡萄電漿的影片在網路上盛傳。在大部分的影片中,葡萄的果肉被切開,但果皮仍然相連。因此許多人推測電漿產生的原理是:由於果皮富含離子,具有良好導電效果,使得相連的兩片葡萄像天線一樣吸收微波輻射。近期有科學家深入研究這個葡萄電漿,發現果皮的導電性其實並不重要,葡萄本體才是關鍵。
撰文|陳奕廷
●果皮的角色重要嗎?
在Youtube上搜尋「grape in microwave」即可找到許多葡萄在微波爐中產生電漿的影片。網路上的解釋普遍基於切開的果皮內側潮濕且具導電性,但是從沒有一個完整的理論解釋這個現象。加拿大的物理學家Hamza Khattak和其團隊止不住心中的好奇,決定好好研究這一個系統。首先,他驗證果皮是否真的扮演重要角色。他發現將兩個完整的葡萄放在一起,仍然會產生電漿(圖1B) 。這證明了果皮被切開後沾有的果汁並不是重點。更進一步地,如果把兩個和葡萄大小相仿的多孔隙吸水塑膠放在一起,一樣能產生電漿(圖1C) 。這證明了果皮其實並不是這個現象的關鍵。
這個研究團隊也對葡萄電漿的光譜作分析(圖1D),發現電漿中富含鈉和鉀離子。這些離子都是葡萄中富含的元素,應該是葡萄受微波加熱後噴發出來的。
圖1、(A)對切的葡萄。(B)兩個完整的葡萄。(C)兩顆塑膠球。(D)葡萄電漿產生的光譜。●葡萄的微波共振
在微波的波段中,葡萄的折射率大約是真空的10倍,所以微波的波長比真空中短10倍。團隊認為葡萄的尺寸剛好和縮小10倍的微波波長差不多,因此產生共振,並激發出電漿。為了驗證這個假設,他們在實驗上和理論上確認葡萄中的電場強度分布。
在圖2A中,兩片葡萄距離非常遠,因此可以假設他們是獨立的。圖2B顯示實驗中葡萄溫度的分布圖,由於葡萄內富含水分,而水會吸收微波放出熱量,因此溫度的分布圖等效上是電場強度的分布圖。從圖2B中可以看出,葡萄就像是微波的共振腔,...
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