¿Por qué explotan dos uvas cuando se ponen en el microondas?

Corta una uva por la mitad con un cuchillo, pero no la cortes del todo, sino mantén la piel adherida. Colócalas una al lado de la otra y caliéntalas en el microondas. Después de más de diez segundos, del interior de las uvas brotan chispas deslumbrantes que forman plasma (plasma), e incluso explotan hasta hacer añicos el recipiente.

¿Por qué las uvas forman plasma y explotan cuando se meten en el microondas? Parece ser una situación que se encuentra a menudo en la vida, pero es un problema físico que ha preocupado a muchos científicos.

?¿Qué es el plasma?

En nuestra comprensión inherente, solo existen tres formas de materia, a saber, sólida, líquida y gaseosa. Pero, de hecho, hasta ahora, solo existen. tres formas de materia Hay seis formas de ***, y las otras tres son plasma, condensado de Bose-Einstein y condensado de fermiones.

Por poner un ejemplo sencillo, todos sabemos que el agua es líquida, pero si el agua se coloca a una temperatura baja de decenas de grados bajo cero, pasa a un estado sólido. A una temperatura alta de varios cientos de grados, se solidificará y se convertirá en vapor de agua. Pero si continuamos calentando el agua a más de varios miles de grados, los átomos del vapor de agua perderán sus electrones y sufrirán ionización. La forma de este gas ionizado es el cuarto estado de la materia, es decir, el estado de plasma.

El estado plasma a menudo se denomina "estado supergaseoso". Tiene muchas similitudes con los gases, como por ejemplo: no tiene forma ni volumen definidos y es fluido. Pero también tiene muchas propiedades únicas. Los gases ordinarios están compuestos de moléculas o átomos eléctricamente neutros, mientras que el plasma es un conjunto de partículas cargadas y neutras.

Existen diferencias fundamentales entre el plasma y los gases ordinarios en términos de propiedades:

En primer lugar, el plasma es un fluido conductor, pero también puede producir electricidad a un nivel macroscópico comparable a el volumen de gas mantiene la neutralidad eléctrica dentro de la escala;

En segundo lugar, no existe una fuerza electromagnética neta entre las moléculas de gas, pero sí una fuerza de Coulomb entre las partículas cargadas en el plasma;

Además. , como El comportamiento del movimiento de los sistemas de partículas cargadas y del plasma se verá afectado y dominado por campos electromagnéticos.

Por tanto, el plasma es un nuevo estado de agregación de material completamente diferente al gas ordinario.

La existencia de plasma también tiene sus límites espaciales y temporales característicos:

Si la escala espacial L del gas ionizado no satisface la condición espacial para la existencia de plasma L>> D (Debye La longitud D es el límite inferior de la escala espacial macroscópica del plasma), o el tiempo de existencia del gas ionizado no cumple con la restricción de tiempo de >>p (el período de oscilación del plasma p es el límite inferior de la escala de tiempo de existencia del plasma), por lo que ninguno de los gases ionizados se considera plasma.

En resumen, el estado de plasma se refiere al estado en el que los electrones de los átomos de una sustancia se desprenden de la atracción del núcleo atómico a altas temperaturas para formar electrones libres con carga negativa e iones con carga positiva. Dado que el número total de cargas positivas y negativas de la sustancia sigue siendo igual en este momento, se denomina estado plasmático. La materia en estado de plasma se llama plasma.

Por qué las uvas forman plasma cuando se colocan en un horno microondas

Algunos científicos alguna vez creyeron que la razón por la que las uvas generan plasma es porque la energía generada por el horno microondas elimina los electrolitos del agua dentro de las uvas. El potencial eléctrico aumenta y provoca un flujo de energía entre los dos pétalos de la uva. Este flujo de energía es como electricidad de alto voltaje que penetra en el medio. Cuando el electrolito obtiene suficiente energía, se formará en un instante un plasma de alta temperatura y alto brillo entre las dos pieles de la uva.

Porque los científicos descubrieron que cuando metían un racimo de uvas en un horno de microondas y lo calentaban a alta temperatura durante 3 minutos, a las uvas no les pasaba nada excepto que se cocinaban dos uvas, las ponían; cerrarlas y meterlas en el microondas. En menos de un minuto de calentamiento, las panzas de las uvas se asaron, pero no explotaron.

Simplemente corta una uva por la mitad con un cuchillo, pero no completamente, pero mantén la piel adherida. Este fenómeno sólo ocurrirá si se colocan uno al lado del otro y se calientan en el microondas.

Sin embargo, tres físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign descubrieron mediante una investigación que siempre que la distancia entre dos gajos o dos uvas enteras no sea superior a 3 mm, formarán formas similares al calentarse. en un horno de microondas.

Habrá un punto de adhesión donde las dos uvas se tocan. El punto de adhesión de las uvas generará un fuerte campo eléctrico y se convertirá en un punto de reunión de energía de microondas (?punto caliente?). Se transfiere a sustancias salinas como los iones de sodio y los iones de potasio que se encuentran naturalmente en la fruta, y se genera plasma.

Los investigadores utilizaron tecnología de imágenes térmicas para registrar las temperaturas extremadamente altas generadas en este punto. Con este punto de adhesión como centro, una poderosa energía genera aquí un enorme campo electromagnético, que guía la migración de electrolitos dentro de las uvas y luego forma plasma rociado en el aire bajo la acción de altas temperaturas.

En este experimento, el agua es un factor crucial. En la banda de frecuencia de las microondas, la constante dieléctrica del agua es relativamente grande, es decir, la tasa de absorción de las microondas es muy pequeña y pueden quedar atrapadas una gran cantidad de microondas. Las dos esferas de agua formaron una cavidad de oscilación, como una trampa, superponiendo las microondas atrapadas en la unión. Normalmente, esta es una tarea reservada a las nanoestructuras metálicas. Esto ioniza los elementos potasio y sodio de las uvas, formando un plasma de alta temperatura.

Para demostrar que la formación de la cavidad de vibración de plasma no tiene nada que ver con otros componentes internos y venas de las uvas, los investigadores utilizaron agua pura para fabricar dos perlas de hidrogel de tamaño similar al de las uvas, y utilizaron cloro a Después de remojarlo en la solución de sodio por un corto tiempo y luego colocarlo en un horno microondas, se produjo una explosión.

Sin embargo, los científicos aún no han descubierto por qué las dos uvas chocaban de forma inexplicable y continua cuando se rociaba el plasma. Se trata de la influencia de las ondas de luz a nivel nanométrico. Parece que llevará algún tiempo resolver completamente este problema.

De hecho, no son solo uvas.

No son solo uvas. Corta los tomates cherry y los arándanos uno al lado del otro y caliéntalos en el microondas, y aparecieron chispas. Pero esto no sucederá con un tamaño como el de un tomate.

Necesitamos saber que el horno microondas utiliza su magnetrón interno para convertir la energía eléctrica en microondas, que penetran en los alimentos a una frecuencia de oscilación de 2450 MHZ por segundo. Cuando las microondas son absorbidas por los alimentos, los alimentos. En los alimentos, las moléculas polares (como agua, grasa, proteínas, azúcar, etc.) son atraídas y oscilan rápidamente a una velocidad de 2,450 millones de veces por segundo, lo que hace que las moléculas choquen entre sí y generen una gran cantidad de calor por fricción. Los hornos microondas utilizan esta razón: el calor de fricción generado por las propias moléculas de los alimentos calienta rápidamente los alimentos tanto por dentro como por fuera.

Así, la comida en el microondas no se calienta desde el exterior hacia el interior como es habitual, sino que se calienta desde el interior. La razón por la que los huevos no se pueden calentar en un horno de microondas es porque cuando se calientan en el microondas, la yema dentro del huevo se sobrecalentará primero y el calor no tendrá tiempo de escapar por los pequeños agujeros en la superficie del huevo. , y el aire en la cáscara del huevo también se expandirá, la presión dentro del huevo se vuelve tan grande que explota.

Debido al principio de calentamiento del horno microondas, los puntos calientes donde se esparcen las uvas y las gotas de condensación de agua también aparecen en la unión y el centro interior de los dos objetos. Si el objeto es demasiado grande, la energía no se puede transferir rápidamente.

Tres físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign descartaron la conductividad superficial y la estructura interna como factores y concluyeron qué tipo de cosas pueden explotar en los hornos microondas: esféricas, principalmente agua, no demasiado grandes y cercanas. suficiente.

Así, el mismo efecto se puede conseguir con grosellas, moras e incluso huevos de codorniz, siempre que contengan suficiente agua y electrolitos en su interior y no sean demasiado grandes.

Y el significado De este experimento es muy importante, inspirado en el plasma de uva, se puede utilizar agua para explorar la geometría de vibración única de la banda de microondas. Las posibles aplicaciones futuras incluyen antenas inalámbricas omnidireccionales pasivas, imágenes de microondas de súper resolución, etc.

Si los científicos pueden descubrir por qué dos uvas chocan inexplicablemente continuamente al expulsar plasma y aclarar la influencia de las ondas de luz a nivel nanométrico, ¡será aún más significativo!

Por último, todo el mundo debe prestar atención a la hora de calentar frutas en el microondas. Además, evite calentar alimentos fritos en el microondas, ya que las altas temperaturas provocarán salpicaduras de aceite; evite utilizar recipientes de plástico comunes, que son fáciles; deformarse; evitar calentar y sellar Los alimentos son propensos a estallar