Микроволновая гонка - растает ли лед быстрее, чем закипит вода?

Что нужно:
Микроволновка
Немного льда
Пару стаканов
Весы

Что делать:

Взять 2-3 кубика льда из морозильника,

взвесить их и положить в стакан для микроволновки.

Взвесьте такое же количество воды в другой стакан.
Поставьте оба стакана в микроволновку симметрично друг другу - на равном расстоянии от центра.
Включите СВЧ и посмотрите что произойдет быстрее: растает лед или закипит вода.

Что может случиться

Для того чтобы растопить лед нужно нагреть его всего лишь на несколько градусов, а чтобы вода закипела - около 80°С, но как правило, вода вскипает до того как растает лед!

Что происходит?

Здесь имеют место два эффекта, один из них заключается в том, что таяние льда требует огромного количества энергии, эквивалентного энергии нагрева воды на 80°C. Это объясняется тем, что во льду молекулы соединены довольно сильными водородными связями и для того чтобы расплавить его необходимо разорвать кучу этих связей, что требует очень много энергии.

Второй эффект заключается в том, что лед просто не поглощает микроволны так, как это делает вода - это означает, что он действительно нагревается меньше.

Почему вода поглощает микроволны лучше чем лед?

Микроволновая печь готовит, создавая микроволны, вид светового или электромагнитного излучения. Они возникают на правой стенке и отправляются внутрь печки где отражаются назад и вперед, создавая постоянные волны.

Микроволновая печь излучает микроволны (одна из форм электромагнитного излучения), которые отражаются туда сюда внутри металлической коробки.


В процессе они создают электрическое поле, направленное вверх и затем вниз с частотой около 2,5 миллиарда раз в секунду.

В СВЧ электрическое поле направляется вверх и затем вниз с частотой около 2,5 млрд. раз в секунду. Это означает, что любая заряженная частица будет болтаться вверх и вниз вслед за ним.

Хотя молекулы воды, не имеют общего заряда, их атомы кислорода имеют небольшой отрицательный заряд, а атомы водорода - положительный (у них есть положительный и отрицательный полюса, поэтому они называются полярными). Это означает, что в электрическом поле они вращаются согласно его указаниям.

Каждая молекула воды состоит из одного атома кислорода, который имеет небольшой отрицательный заряд и двух атомов водорода, заряженых положительно.

Если электрическое поле направлено вверх, то положительно заряженые атомы водорода потянутся вверх, а негативно заряженые атомы кислорода - вниз, так что молекулы воды будут вращаться.

Если поле постоянно меняется с частотой 2,5 миллиарда раз в секунду они будут вращаться, получая энергию для нагрева воды.

Если поле указывает вниз, атомы кислорода будут поворачиваться в обратном направлении. Это вращение передает воде энергию для нагрева.

Несмотря на то, что молекулы льда также подвержены силе вращения, они заблокированы в кристалле и сначала нужно разорвать связи между молекулами. Поэтому они не двигаются и поглощают очень мало энергии.

Во льду молекулы воды заблокированы в кристаллической структуре водородных связей. Эти связи не дадут молекулам вращаться, что означает, что они не могут поглощать энергию микроволн. Поэтому лед и не нагревается.

Именно поэтому вам не следует размораживать курицу на полную мощность. Как только некоторые из замороженных куриных частей растают, вода в них будет поглощать микроволны гораздо лучше, чем в остальных частях. В конечном итоге вы получите курицу, частично готовую и частично замороженую. Кушать ее может быть опасно!

В режиме размораживания микроволны включаются в течение нескольких секунд каждую минуту и, по сути, ждут когда горячие кусочки курицы нагреют соседние области.

Что такое водородная связь?

отрицательно заряженые атомы кислорода одной молекулой воды притягивают  положительно заряженые атомы водорода в другой. Эта сила тянет молекулы друг к другу и формирует так называемую водородную связь.