为什么微波炉加热两粒葡萄会火花四溅?

作者: 博物

来源: 转自公众号:新浪探索

发布日期: 2022-02-09 11:02:07

微波炉加热葡萄会产生火花,这一现象长期引起科学界的关注。最新的实验研究表明,这主要是由于电磁作用而非复杂的共振现象。葡萄在微波炉中形成等离子体,主要是由于电势差异引起的电场作用,而非导电性。研究团队通过高精度实验和计算机模拟,揭示了这一现象的物理机制。

当人们将葡萄放入微波炉内加热时,竟然会产生火花,这是为什么呢?当两个切半的葡萄紧连在一起放入微波炉,就会上演一场壮观的火花秀,微波产生等离子体,但为什么会发生该现象的复杂物理学一直是理论界争议的焦点,最终,一项高精度的实验揭晓了其中的谜团——这是典型的电磁作用,而不是复杂的共振现象。葡萄在微波炉中冒火花不是导电所致。

20多年以来,微波加热葡萄一直是制造等离子体的流行方法,而且该过程会呈现壮观的火花秀,人们在自己家中就可实现这一过程,具体操作如下:将一粒葡萄一切为二,仅留下薄薄的葡萄皮连接切开的两瓣葡萄,然后将其放入微波炉,但不要使用旋转托盘进行加热,这样人们就可以坐在微波炉旁,欣赏微波炉里火花飞溅!

许多人认为,这些火花仅是由于导电引起的——微波与葡萄相互作用,造成两个葡萄瓣之间的电势差异,当电势足够大时,电流就会流动,当电流流过葡萄皮时,由于葡萄皮的电阻,会将葡萄皮加热,最终,电子被踢出原子核,产生非常显著的等离子效应。

2019年,由哈姆扎·哈塔克、帕布洛·毕努兹和艾伦·斯勒普科维三位科学家组成的研究团队发表一篇论文,表示共振效应是导致葡萄在微波炉里冒火花的主要原因,葡萄就像一个谐振腔,尽管微波波长大约是葡萄直径10倍,但微波产生的电磁场会集中在葡萄内部。随后研究人员推测称,共振效应最终会在葡萄上产生“热点”,尤其是两粒葡萄瓣的连接处。

2021年10月份,发表在《等离子体物理学》在线期刊的一项研究报告进行了该实验。葡萄在微波炉中出现火花的主要原因是产生的共振,而不是热点效应,研究小组假设了另一种机制:在两个葡萄半球或者水凝胶之间的小间隔中建立电场,他们将两个半球想象成为电偶极子,在球体两侧聚集了相等数量的相反电荷,这种极化导致在球体之间的间隙产生很大电势,当电势足够大的时候,火花就会跳过间隙,这是一种纯粹的电现象。

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