Волны в микроволновке не прогревают еду целиком. Большинство бытовых печей работает на частоте 2,45 ГГц, и длина такой волны составляет около 12,2 см. Из этих двух чисел следует почти все, что происходит с котлетой или куском лазаньи на вашей кухне.
Расстояние, на которое проникает волна
Вглубь еды волна проникает на 1,7−3,8 см в зависимости от состава. Для мышечной ткани это значение составляет около 17 мм. Дальше энергия поглощается водой в верхнем слое. Внутренние части толстого блюда нагреваются за счет теплопроводности: тепло переходит от более нагретых участков к менее нагретым. Теплопроводность у еды невысокая, поэтому такой прогрев идет медленно.
Если кусок толще двух-трех сантиметров, волны до его центра просто не доходят. Печь успевает перегреть поверхность, пока тепло «ползет» внутрь.
Горячие и холодные точки
Другая причина связана с самой камерой. Металлические стенки отражают волны, и они накладываются друг на друга. В одних местах волны усиливают друг друга, в других гасят. Получается стоячая волна, то есть неподвижный рисунок из «горячих» и «холодных» точек. Расстояние между соседними горячими точками равно половине длины волны, то есть около 6 см.
Если положить еду в неудачное место, одна часть тарелки получит много энергии, соседняя (в шести сантиметрах) — почти ничего. Более подробно о том, как расставлять еду, мы писали в материале про правило пончика.
Опыт с шоколадом
Этот рисунок можно увидеть и измерить на кухне. Достаньте из печи вращающуюся тарелку, поставьте на ровную посуду плитку шоколада и включите печь на полную мощность. По описанию опыта британского научного сайта Null Hypothesis, примерно за 20 секунд шоколад начнет плавиться в двух-трех местах. Это и есть горячие точки стоячей волны.
Измерьте линейкой расстояние между центрами соседних расплавленных пятен. Оно равно половине длины волны, поэтому результат нужно удвоить. Полученную длину волны умножьте на частоту, указанную на задней стенке или в паспорте печи. Обычно это 2 450 000 000 Гц. Поскольку микроволны — это электромагнитное излучение (как и свет), произведение длины волны на частоту даст скорость света.
Например, если расстояние между пятнами 6 см, то удвоенная длина волны — это 0,12 м. Считаем: 0,12×2 450 000 000=294 000 0000 м/с. Точное значение скорости света — 299 792 458 м/с, так что погрешность составит от 2% до 17% — в зависимости от аккуратности измерений. Линейка и плавящийся шоколад дают неплохую наглядность, хотя пятна расплываются, а центр каждого приходится оценивать на глаз.
Зачем нужна вращающаяся тарелка
Тарелка нужна, чтобы еда проходила через разные зоны стоячей волны и нагрев усреднялся. Первые внешние вращающиеся поддоны для микроволновок появились в 1980 году — их выпустила компания Nordic Ware. Такая схема оказалась удачнее прежней мешалки (вращающаяся металлическая лопасть в верхней части камеры), которая рассеивала волны внутри камеры.
Однако полностью проблему поворотный стол не решает. Например, центр тарелки почти не движется и остается в одном месте рисунка. Как отмечает «Википедия», даже с поворотным столом остаются неравномерно прогреваемые зоны.
Почему горят края
Исследования, в том числе по геометрии продуктов для микроволнового нагрева, показывают, что у блоков с острыми углами энергия концентрируется на углах и ребрах. В квадратных и прямоугольных образцах углы перегреваются заметно сильнее, а середина остаётся холодной. Круглые и цилиндрические формы прогреваются равномернее.
Теоретически это объясняет знакомую картину: угол куска лазаньи получает волны сразу с двух сторон, плюс тонкая часть просвечивается насквозь. Центр толстого куска остается вне досягаемости волн и ждет, пока до него дойдет тепло за счет теплопроводности.
Полностью устранить неравномерность нагрева невозможно — она заложена в самом принципе работы СВЧ‑печи. Смягчить эффект можно только комбинацией приёмов: вращением тарелки, выбором правильной формы блюда и небольшой паузой в конце нагрева, чтобы температура выровнялась.
Ранее мы рассказывали, какие режимы есть у микроволновки и что означают значки мощности.