被一塊巧克力改變的人生

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1946年,也就是72年前的一天,有一個美國科學家,正在實驗室里做實驗,突然感覺有點餓了,就伸手去摸裝在口袋里的巧克力。瞧瞧,還是個愛吃巧克力的科學家。

當他手指碰到巧克力包裝紙的時候,眉頭一皺,怎麼黏糊糊的?拿出來一看,巧克力竟然化了,都從包裝紙里擠出來了。

巧克力受熱的時候才會融化,但是實驗室里不熱啊,而且這塊巧克力是放在他的外衣口袋里的,也不會是被他的體溫暖化的。

那到底是什麼原因呢?難道跟做實驗用的實驗儀器有關係?

科學家派助手出去買了一小包做爆米花用的玉米,把玉米粒倒在實驗台上,調整位置,讓玉米粒正對著實驗儀器;打開開關,不到1分鐘,噼里啪啦,玉米粒開始爆開了。

很明顯是他的實驗儀器把巧克力和玉米粒加熱了。但是為什麼?他每天都用這個儀器做實驗,沒覺得熱啊?為什麼就能加熱巧克力和玉米粒呢?

科學家認真思考,他好像知道了原因,但是他要設計一個實驗來證明自己的想法是對的。

第二天上午,他從家里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里,蓋上壺蓋。把壺側面那個洞正對著它的實驗儀器,打開開關。不一會,只聽見「嘭」的一聲,雞蛋爆炸了!

從炸出來的雞蛋碎片看,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塞,他設計的這個實驗後來推動產生了一個幾乎家家戶戶都有的電器,微波爐。

01

活潑好動的水分子

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。

拿水舉個例子,地球上很多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,你有一台超級顯微鏡,你可以用這台顯微鏡看到水分子。你會發現水分子並不是靜止不動的,而是在不停地動,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,溫度越低你會看到水分子越蹦越慢;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,分子運動慢的時候水的溫度就低,當分子運動快的時候水的溫度就高。

我們平常把水壺放在爐子上加熱的時候,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。

也就是說壺里的水被加熱的過程實際上就是讓水分子運動的速度加快的過程。這個點一定要記住哈,水被加熱的過程就是水分子運動速度加快的過程。

02

微波

現在,你想像自己站在一個湖邊,這個湖非常平靜,湖面上一絲波紋都沒有,非常平靜。

在湖里立著兩堵牆,兩堵牆的中間有一定的距離,比如說,3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漂在湖面上。

這時,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,湖面泛起了一圈波紋,這就是波,當這個波到達那片樹葉的時候,會發生什麼呢?

你會看到那片樹葉會隨著波上下抖動,波繼續朝前進,當碰到牆的時候,波會被反彈回來;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,波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。如果你不停地往水里扔石子,不停地產生波,那片樹葉就會不停地抖動。

其實,這就是微波爐的原理。微波爐是一台能產生微波的機器,湖面上的波能帶動樹葉振動,而微波要厲害的多,它能帶動食物中的水分子快速振動。

當微波爐持續產生微波的時候,食物中的水分子就持續不停地快速蹦,還會帶著其它食物分子一起快速地蹦,這樣食物的溫度就升高了。

現在我們回到科學家斯賓塞的實驗室,他當時在實驗室研究的就是一台能產生微波的儀器。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,當斯賓塞把微波射進那個鐵燒水壺里的時候,微波就在鐵壺里不停地來回反彈,就像湖面上的波在兩堵牆中間不停地反彈一樣。

湖面上的波每次經過樹葉,樹葉都要抖動,同樣的,在斯賓塞的實驗里,微波在鐵壺里不停地反彈,每次經過那個雞蛋的時候都會帶動雞蛋里面的水分子快速振動,快速振動的水分子又帶動雞蛋里面的其它分子快速振動,雞蛋的溫度就越來越高了。

當雞蛋里面的溫度超過100攝氏度的時候,雞蛋里的水就變成了水蒸氣,水蒸氣越來越多,最後雞蛋殼終於承受不了這些水蒸氣產生的壓力了,「嘭」的一聲,雞蛋就爆炸了。

但是,這里還有一個細節,斯賓塞做雞蛋實驗的時候發現雞蛋黃已經熟了,可是雞蛋清還沒熟,也就是說雞蛋黃的溫度比雞蛋清高。

這是因為用微波給物體加熱的時候,物體的中心會先熱起來,雞蛋黃在雞蛋的中心,所以雞蛋黃先熱,而雞蛋清後熱。

但是雞蛋清還沒來得及熱起來的時候,蛋殼就已經承受不了里面水蒸氣的壓力了,就爆炸了。

03

微波帶動水分子運動

現在我給你總結一下微波爐到底是個什麼東西。

簡單說,微波爐能持續產生微波,而你每次打開微波爐,把食物放進去,然後把微波爐的門關上後,就相當於把食物放進了一個用金屬包圍著的大盒子里。

微波爐產生的微波持續不斷地射進這個金屬盒子里,然後在盒子里不停地反射,不停地穿過食物,帶動食物中的水分子快速振動,水分子再帶動其它食物分子快速振動,就這樣,食物被加熱了。

那我問你一個問題,假如你有一個鐵盒裝的罐頭,比如午餐肉,或者豆豉鯪魚這樣的鐵盒罐頭,能用微波爐加熱嗎?

答案是不能,因為微波根本就進不到罐頭盒里面,會被鐵罐頭盒反射回去。

你一定不要在家做這個實驗——試試微波爐到底能不能加熱鐵盒里面的食物,我明確地告訴你不能,科學家早就證明過了。如果你把一盒午餐肉放進微波爐加熱,會把你家的微波爐搞壞的。

你想像一下,爸爸發現你把家里的微波爐給搞壞了,會是什麼表情,可能你要吃不了兜著走了!

再問你一個問題,假如你把食物放進一個密封的塑膠飯盒里,然後放進微波爐加熱,會發生什麼?

可能會跟斯賓塞那個雞蛋的下場一樣,爆炸了。所以,用微波爐里面加熱的時候一定要把飯盒蓋子打開。

好了,現在我來考考你,微波為什麼能加熱食物

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