اگر یخ را در اجاق مایکروویو قرار دهیم، چه اتفاقی می‌افتد؟

مایکروویوها دست‌کم درمقایسه‌ با روش‌های سنتی پخت‌وپز با استفاده از حرارت آتش، وسایل دشواری برای درک هستند. برخی افراد هنوز سوالاتی درباره آن‌ها دارند؛ مثلا اینکه چرا وقتی یخ را به همراه برنج در اجاق مایکروویو قرار می‌دهیم، برنج گرم می‌شود، اما ظاهرا تکه یخ داغ نمی‌شود.

بیایید با نحوه کار مایکروویو شروع کنیم. مایکروویوها یا ریزموج‌ها درون اجاق توسط لوله‌ای الکترونی به نام مگنترون تولید می‌شوند. ریزموج‌ها درون محفظه فلزی اجاق منعکس و توسط غذا جذب می‌شوند.

ریزموج‌ها باعث می‌شود مولکول‌های آب در غذا به ارتعاش درآیند و گرمایی تولید کنند که غذا را می‌پزد. به همین دلیل، غذاهایی که محتوای آب بالایی دارند، مانند سبزیجات تازه، سریع‌تر از سایر غذاها پخته می‌شوند.

یکی از باورهای رایج این است که امواج مایکروویو طوری طراحی شده‌اند که با فرکانس ارتعاشی مولکول‌های آب همخوانی داشته باشند و یخ به علت اینکه مولکول‌هایش به اندازه کافی آزاد نیستند تا وارد این حالت ارتعاشی شوند، تحت‌تاثیر ریزموج‌ها قرار نمی‌گیرد. اما این باور از چندین جنبه درست نیست.

اول اینکه مایکروویوها براساس فرکانس ارتعاشی آب تنظیم نمی‌شوند، بلکه چندین قله‌ی وسیع در طیف فرکانس تولید می‌کنند که می‌تواند تحت‌تاثیر عواملی همچون جهت‌گیری غذا درون اجاق نیز قرار ‌بگیرد. اولین قله در فرکانسی بالاتر از یک تراهرتز رخ می‌دهد و بیشترین اتلاف انرژی در محدوده‌ی فروسرخ دیده می‌شود. فرکانس ۲٫۴۵ گیگاهرتز اهمیت خاصی ندارد، جز اینکه توسط کمیسیون ارتباطات فدرال به‌عنوان فرکانس مجاز برای استفاده در اجاق‌های مایکروویو درنظر گرفته شده است.

دوم اینکه مواد جامد ارتعاش‌کننده‌های بسیار خوبی هستند. اتم‌های بسیار نزدیک به هم در مواد جامد اجازه می‌دهد که ارتعاشات با سرعت بیشتری نسبت به گاز یا مایع عبور کنند، به همین دلیل است که سرعت عبور صدا در فلزات بیشتر از هوا یا آب است.

پس اگر  مایکروویوها به فرکانس تشدید خاصی از آب تنظیم نشده‌اند، چگونه در اجاق غذا را گرم می‌کنند؟ دکتر کریستوفر اس. برد، دانشیار فیزیک در دانشگاه تگزاس ای‌اندام، در پست وبلاگی دانشگاه توضیح می‌دهد: «آن‌ها از طریق گرمایش دی‌الکتریک غذا را گرم می‌کنند.»

در گرمایش دی‌الکتریک، میدان الکتریکی در موج الکترومغناطیسی نیرویی بر مولکول‌های موجود در غذا وارد می‌کند و باعث می‌شود آن‌ها برای هم‌راستا شدن با میدان بچرخند. دراثر این حرکت چرخشی، مولکول‌ها با یکدیگر برخورد می‌کنند و حرکت چرخشی نسبتاً منظم خود را به حرکت نامنظم تبدیل می‌کنند که در مقیاس بزرگ‌تر آن را گرما می‌نامیم. بسیاری از انواع مولکول‌ها در غذا به این شکل از مایکروویوها انرژی جذب می‌کنند و این فرایند محدود به مولکول‌های آب نیست.

درحالی‌که مولکول‌های یخ به‌خوبی می‌توانند ارتعاش کنند، به دلیل پیوندهای هیدروژنی که با مولکول‌های آب مجاور خود تشکیل می‌دهند، از توانایی چرخش بسیار کمتری برخوردار هستند. این امر باعث می‌شود تعداد برخوردها و حرکت‌های نامنظم کمتری رخ دهد و به همین دلیل، یخ در مایکروویو زمان بیشتری برای ذوب‌شدن نیاز دارد.

درحالی‌که افسانه رایج دیگری نیز وجود دارد که غذا درون اجاق مایکروویو از درون به بیرون پخته می‌شود،  این باور نیز درست نیست. قسمت بیرون گرما را از ریزموج‌ها دریافت می‌کند و قسمت داخل ازطریق هدایت گرمایی گرم می‌شود. بنابراین، اگر تکه بزرگی از یخ را درون اجاق مایکروویو قرار دهید هدایت گرمایی به گرم‌شدن آن کمک خواهد کرد.