Роберт Вольке - О чем Эйнштейн рассказал своему повару

«Что такое микроволны?»

Домашние хозяйки зачастую проявляют столько беспокойства по поводу микроволновок, что складывается впечатление, будто речь идет скорее о комнатных версиях ядерных реакторов. Ситуация еще более усугубляется благодаря кулинарным книгам, авторы которых, кажется, не делают разницы между микроволнами и радиацией. Да, действительно, это два вида радиации (излучения), но ведь излучение телевизора также существует в нашей жизни (хотя бы в виде скучных и банальных сериалов). И тут трудно сказать, какого излучения стоит больше бояться.

Микроволны — это волны электромагнитного излучения (как и радиоволны, кстати), но их длина волны короче, а энергия — выше (длина волны и ее энергия взаимосвязаны: чем короче волна, тем больше энергия, которую она несет). Электромагнитное излучение состоит из волн чистой энергии, которые проходят сквозь пространство со скоростью света. Сам по себе свет состоит из электромагнитных волн, еще более коротких и с еще большей энергией, чем микроволны. Конкретная длина волны и энергия излучения придают тому или иному виду излучения определенные свойства. Таким образом, с помощью света вы не приготовите пищу (но все же загляните в главу 9 Глава 9 Инструменты и технологии В наши дни повара, как и художники, имеют свои инструменты — но не палитру и кисточки, а то разнообразное кухонное оборудование, которое упрощает выполнение привычных задач и дает возможность решать новые. На современной кухне имеется целый ряд различных приспособлений и приборов — как механических, так и электрических, будь то простейшая ступка с пестиком или высокотехнологичные духовки и плиты. Человечество прошло настолько долгий путь развития, начавшийся (если говорить об искусстве приготовления пищи) с костров, раскаленных камней и глиняной посуды (интересно, раскопают ли археологи будущего остатки хлебопечки начала XXI века?), что на данном этапе мы далеко не всегда можем объяснить, как именно работают некоторые наши приборы. То есть мы используем их часто не совсем правильно, даже не понимая принципов их работы. Так давайте разберемся, как же чудеса современной технологической цивилизации работают, а заодно, кстати, можно и вспомнить, как использовать старые добрые сковородки, мерные стаканчики, ножи и кисточки-помазки для выпечки. ), и читать с помощью микроволн тоже не получится.

Микроволны генерирует электронная лампа, называемая магнетроном, которая «отправляет» их в духовку — герметичную металлическую коробку, в которой микроволны постоянно отражаются от стенок все то время, пока работает магнетрон.

Магнетроны распределяют по категориям мощности, которая обычно составляет от 600 до 900 ватт (обратите внимание, это мощность вырабатываемых волн, а не мощность, потребляемая прибором; она обычно выше).

Но это еще не все. Эффективность микроволновой печи — то есть то, насколько быстро она справляется со своими обязанностями, — зависит от мощности микроволн в ваттах на кубический метр пространства в духовке. Для сравнения эффективности микроволновок разделите мощность микроволн в ваттах на объем в кубических метрах. Из-за того, что у разных микроволновок разная эффективность, в рецептах сложно указать точное время той или иной операции с использованием микроволн.

«Как микроволновки вырабатывают тепло?»

Едва ли вы найдете ответ на этот вопрос в книгах о питании. За одним-единственным исключением, все книги этой тематики, имеющиеся в моей библиотеке, — в том числе и те из них, которые посвящены исключительно приготовлению пищи в микроволновке, — или уклоняются от прямого ответа на данный вопрос, или же отвечают неверно. Конечно, отсутствие четкого ответа только усиливает недоверие к микроволновой печи, но неправильный ответ — еще хуже.

Повсеместно распространенное мнение гласит: «Микроволны заставляют молекулы воды „тереться“ друг об друга, и возникающее трение вызывает нагревание». Но трение тут ни при чем. Представление о том, что молекулы воды «трутся одна о другую и создают тепло», совершенная глупость. Попробуйте разжечь огонь трением воды о воду. Тем не менее слова о трении можно обнаружить даже в некоторых руководствах для пользователя микроволновок.

Но что же на самом деле?

Некоторые молекулы в продуктах — в особенности молекулы воды — ведут себя как крошечные электромагниты (говоря научным языком, молекулы — это электрические диполи, или, другими словами, они имеют полярность). Они имеют тенденцию выстраиваться по направлению электрического поля, точно так же как стрелка в компасе выравнивается по направлению магнитного поля Земли. Электромагнитные волны в микроволновке имеют частоту 2,45 ГГц, или 2,45 миллиона циклов в секунду, поэтому электрическое поле в них меняет свое направление 4,9 миллиона раз в секунду. Образно говоря, бедные маленькие молекулы воды сходят с ума, пытаясь уследить за этими изменениями и меняя ориентацию 4,9 миллиона раз в секунду.

Заряженные энергией микроволн молекулы ударяются о соседние молекулы и расталкивают их в стороны — примерно так же, как взрывающееся зерно попкорна разбрасывает в стороны соседние зерна. После удара ранее неподвижная молекула становится быстродвижущейся молекулой, а быстрая молекула — это, по определению, горячая молекула. Вот таким образом вызванная микроволнами переориентация молекул трансформируется в тепло.

Пожалуйста, заметьте, что я нигде и словом не упомянул о трении между молекулами. Трение — это сопротивление, которое не дает двум твердым телам скользить относительно друг друга. Это сопротивление забирает некоторую часть энергии движения, и эта отобранная энергия должна проявиться где-то, ведь энергия не может просто так исчезнуть. Так вот, она проявляется в виде тепла. Это происходит в случае с автомобильными шинами, испытывающими сильное трение, и с хоккейными шайбами, испытывающими более слабое трение, но молекулу воды не надо «тереть» каким-то молекулярным «массажером» для того, чтобы она нагрелась в микроволновке. Все, что ей нужно, — чтобы ее толкала туда-сюда быстро переориентирующаяся молекула, попавшая под действие микроволн.

Как ни странно, микроволновки не очень хорошо справляются с растапливанием льда. Объясняется это тем, что молекулы воды во льду связаны друг с другом очень плотно в жесткую конструкцию (выражаясь научным языком, в кристаллическую решетку), так что они не могут переориентироваться туда и обратно под влиянием микроволновых колебаний, даже если вдруг «захотят» это сделать. Когда вы размораживаете продукты в микроволновке, то вы нагреваете ту часть продукта, которая не является льдом; получившееся в результате тепло переходит к кристаллам льда и растапливает их.