帶你用科學的眼光認識世界同學,你好,我是花椒大叔!
在1946年也就是72年前的一天,有一個美國科學家正在實驗室裡做實驗,突然感覺有點餓了,就伸手去摸口袋裡的巧克力,瞧瞧,還是個愛吃巧克力的科學家!正當他手指碰到巧克力包裝紙的時候,眉頭一皺,怎麼黏糊糊軟趴趴的?拿出來一看,也巧克力竟然給化了,都從包裝紙裡擠出來了,巧克力受熱的時候才會融化呀,但是這實驗室裡不熱呀,而且這巧克力是放在他外衣的口袋裡的,也不會是被它的體溫融化的,那到底什麼原因啊,難道跟他做實驗用的儀器有關?
科學家派助手出去買了一小包爆米花用的玉米,把玉米粒倒在實驗臺上,調整位置,讓玉米粒正對著實驗儀器打開開關,不到一分鐘噼裡啪啦玉米粒就開始爆開了,很明顯啊是他的實驗儀器把巧克力和玉米粒給加熱了。但是為什麼他每天都用這個儀器做實驗,沒覺得熱呀,為什麼就能加熱巧克力和玉米粒呢?科學家認真的思考,他好像知道了原因,但是他還要設計一個實驗來證明自己的想法是對的。第二天上午,他從家裡拿來一個燒水的鐵壺,給壺的側面開了一個雞蛋大小的洞,然後把一個生雞蛋放進壺裡,蓋上壺蓋,然後把壺側面那個洞正對著他的實驗儀器,打開開關,不一會只聽見砰的一聲,雞蛋爆炸了!
從炸出來的雞蛋碎片,看啊雞蛋黃已經熟了,凝固了,但是雞蛋清還沒熟,依然是液體!這位科學家的名字叫斯賓賽,他設計的這個實驗後來就逐漸演化成了一個幾乎家家戶戶都有的家用電器,微波爐。今天我就來跟你聊聊微波爐為什麼能加熱食物。回答這個問題之前,我們先來看看當物體溫度逐漸變高的時候,物體內部到底發生了什麼?我們先拿水舉個例子,地球上幾乎所有的物質都是由分子組成的,水也不例外,是由水分子組成的。你現在想像一下你有一臺超級顯微鏡,可以用這個顯微鏡啊看到水分子,你會發現水分子並不是靜止不動的,而是在不停的動,怎麼動呢亂動,蹦來蹦去,沒有任何規律。
而且當水的溫度降低的時候,分子運動的速度就會降低。溫度越低,你看到水分子就蹦得越慢。相反,當水的溫度升高的時候,你會看到水分子越蹦越快,換句話說啊,分子運動慢的時候,水的溫度就低,分子運動快的時候,水的溫度就高。我們平常把水壺放在天然氣爐子上加熱的時候啊,水分子的運動速度就不斷加快,越蹦越快,越蹦越快,水分子蹦得越快,水的溫度就越高。也就是說壺裡的水被加熱的這個過程,實際上就是讓水分子運動的速度變快的過程。
好,這一點你一定要記住,水被加熱的過程就是水分子運動速度變快的過程。接下來我們再做一個思想實驗。你現=想像自己站在一個湖邊,湖面上一絲波紋都沒有,非常平靜,-湖裡立著兩堵牆,這兩堵牆的中間有一定的距離,比如說三米吧,在兩堵牆中間的湖面上飄著一片樹葉,由於湖面非常平靜,所以那片樹葉也紋絲不動地飄在湖面上。這時候啊你從湖邊撿起一個小石子,扔進兩堵牆中間的湖面上,咚的一聲湖面泛起一圈波紋,這就是波。當這個波達到那片樹葉的時候,你會發現什麼?你會看到那片樹葉會隨著波上下抖動,波繼續朝前走,當波遇到強的時候波會被牆反彈回來,而當反彈回來的波再次遇到葉子的時候,葉子還會再抖一下!就這樣播不停的在兩堵牆中間反彈,每次經過葉子,葉子都會跟著抖動。如果你不停的給水裡扔石子,就會不停的產生波,那片樹葉就會不停的震動。其實啊這就是微波爐的原理。
微波爐是一臺能產生微波的機器,湖面上的波能帶動葉子震動,而微波那要厲害的多了,它能帶動食物中的水分子快速震動當微波爐持續產生微波的時候,食物中的水分子就會持續不斷地快速地蹦,還會帶著其他食物分子一起快速的蹦,這樣啊食物的溫度就會升高了。現在我們回到科學家斯賓塞的實驗室,他當時在實驗室裡研究的就是一臺能夠產生微波的儀器。這微波有一個特點,碰到金屬的時候會反彈回來,就像湖面上的波碰到牆會反彈回來一樣。
那天上午阿當斯賓塞把微波設計那個鐵燒水壺裡的時候,微波就在鐵壺裡不停的來回反彈,就像是剛才湖面上的波在兩堵牆中間不停的反彈一樣。湖面上的波每次經過樹葉,樹葉都要抖動,同樣的斯賓賽的實驗裡微波在鐵壺裡不停的反彈,每次經過那個雞蛋的時候都會帶動雞蛋裡的水分子快速震動,快速振動的水分子又帶動雞蛋裡的其他分子快速震動,雞蛋的溫度就這樣越來越高了。當雞蛋裡面的溫度超過100℃的時候,雞蛋裡的水就變成了什麼?對了,水蒸氣。這水蒸氣在雞蛋裡面越聚越多,最後蛋殼終於承受不了這些水蒸氣產生的壓力了,砰的一聲雞蛋就爆炸了。但是這裡還有一個細節,斯賓賽做雞蛋實驗的時候,他發現雞蛋黃已經熟了,可是雞蛋清還沒熟。
也就是說呀雞蛋黃的溫度要比雞蛋清的溫度高,這是因為用微波爐給物體加熱的時候,物體的中心會先熱起來,雞蛋黃就在雞蛋的中心,所以雞蛋黃嫌熱,而雞蛋清後熱。但是呢雞蛋清還沒來得及熱起來的時候,蛋殼就已經承受不了裡面水蒸氣的壓力了,嘭的爆炸。好,現在我給你總結一下微波爐到底是個啥東西?簡單說,呀微波爐能夠持續的產生微波,而你每次打開微波爐門把食物放進去,然後再把門關上以後,就相當於把食物放進了一個用金屬包圍著的大盒子裡面。微波爐產生的微波持續不斷地射進這個金屬盒子裡,然後就在盒子裡不停的反射,不停地穿過食物,帶動食物的水分子,快速的震動水分子,再帶動其它食物分子快速的震動,就這樣是植物就被加熱了。那我問你一個問題,假如你有一個鐵盒裝的罐頭,比如說午餐肉或者豆豉鯪魚這樣的鐵盒罐頭,能用微波爐加熱嗎?沒錯,不能。因為微波根本就進不到罐頭盒裡面兒,會被鐵罐頭盒反射回去。
注意,你可一定不要在家裡做這個實驗室,是你家的微波爐到底能不能加熱貼盒的罐頭!我明確的告訴你,不能,科學家早就證明過了,如果你把一盒午餐肉放進微波爐裡加熱,會把你家的微波爐搞壞的,你想像一下。你爸爸發現你把家裡的微波爐給搞壞了,會什麼表情啊,我估計你是要吃不了兜著走了。三思啊同學。我再問你一個問題,假如你把食物放進一個密封的塑料飯盒裡,然後放進微波爐裡加熱,會發生什麼呢?對了,可能就會跟斯賓塞那個雞蛋是一樣的下場爆炸了,所以在微波爐裡加熱的時候一定要把飯盒蓋打開!
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