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1945年,美国工程师、发明家珀西·斯本塞(Percer,1894—1970)意外发明了微波炉。
在雷声公司(Raytheonpany,一家美国防务公司)工作的他,有一天,在开着雷达设备工作时,发现口袋里的一块巧克力融化了,由此他想到了利用雷达使用的微波来烹饪食物。
微波炉内部有一个被称为磁控管(magron)的微波发生器,它由一个特殊的热电子管(或真空管)组成(雷达中也使用这种发生器)。
微波是电磁波,其频率低于红外辐射。
家用烤箱的磁控管一般以2450MHz(兆赫)的频率发射电磁波。
我们在第三章第1节中了解到,单个光子的能量取决于电磁辐射的频率。
通过计算我们可以得出,微波的能量与水分子的转动能级之间的差值相对应。
我们来试着理解一下这是什么意思。
一个分子有不同的运动状态,即分子在空间内的平移运动、分子自身的转动和分子内原子围绕其平衡位置的振动。
量子力学表明,分子在做平移运动时的能量不是量子化的,也就是说各状态对应的能量值可以是任何连续的数值。
而与分子转动和原子振动相关的能量则是量子化的,这说明它们的能量值不是随意的,只能是彼此不同的一些确定的(非连续的)值。
我们现在已经知道,这样的能量值被称为能级。
振动能级之间的能量差在数量级上对应于红外辐射的能量。
因此,将红外辐射照射到物质上时可以激发分子内部原子的振动[通过分析样品吸收红外辐射的情况,我们可以获得分子的结构信息,这种技术被称为红外光谱(iroscopy)]。
同样,如果是将微波照射到物质上,物质分子的转动就能被激发,从而使分子或多或少转动得快一点(因此也存在微波光谱或转动光谱)。
但并不是所有的分子都能以这种方式被激发。
只有极性分子,即那些内部具有电极性(分子两端带相反符号的电荷)的分子才有可能做到这一点。
我们在第三章第1节中讲过,水分子是典型的极性分子,因此它可以受到微波的激发。
但分子的转动只有在它们相互独立的情况下才有可能,而这只在气态下发生。
食品中的水处于液态,存在于固体或半固体结构中。
因此,当食物中的水分子被烤箱里的微波激发时,它们的转动就会被阻止。
此时,它们不再转动,而是开始围绕它们的重心进行旋转方向的振**,这种特殊的运动称为天平动(libration)。
水分子的这些运动会产生内部摩擦,从而产生热量,加热食物。
但不含水的物质在微波炉中就完全不会被加热。
这一点可以得到证实,因为我们发现放在微波炉中的盘子(陶瓷或塑料制成)拿出来时仍然是冷的。
有时候盘子是热的,那只是因为盘子中的食物被加热后把热量传递到盘子上来了。
在厨房使用微波炉有利有弊。
微波炉是先加热整个食物的内部,而传统的烤箱则是由外向内加热食物,所以烤出来的食物表面总是比内部要熟一点。
但微波炉由于辐射不均,也可能导致食物受热不均(这就是为什么微波炉里会有一个转盘)。
另外,由于微波炉的加热取决于水的存在,若食物内部的水分布不均匀,则食物不同区域的加热效果可能会不同。
微波炉加热食物的速度非常快,但食物的温度却难以达到100℃以上。
这可能会使某些病原微生物不能被完全灭活,但最重要的是,微波炉里不能进行一些重要的食物化学反应,如美拉德反应(见第二章第1节),这些反应能赋予食物类似于传统烹饪所能达到的香气和口感。
另外,关于微波炉加热食物会致癌和微波危害健康的说法是完全没有依据的,因为目前市面上的微波炉都装有绝对可靠的屏蔽装置。
一切都准备好了后,你终于坐在了餐桌边,可以开始享受你的烹饪成果了。
妻子和儿子也都觉得饭菜味道不错。
但考虑到中午经历的烧心的感觉,你吃得比较清淡,量也不多。
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