금속은 왜 전자레인지에서 불꽃을 일으키나요?

금속은 왜 전자레인지에서 불꽃을 일으키나요?

그릇을 전자레인지에 넣고 시작 버튼을 누르자 주방에서 미니 불꽃놀이 공연이 시작되자 갑자기 당황합니다.

 

숟가락 — 그릇 안에 숟가락을 잊어버렸군요!

영화에서는 이 전기 시나리오가 불타는 폭발로 이어질 수 있다고 생각할 수도 있지만, 

사실 전자레인지에 숟가락을 넣는 것이 반드시 위험한 것은 아닙니다.

 

하지만 왜 금속은 20세기 중반 기술의 기적 중 하나에 노출되었을 때 정확히 불꽃을 생성할까요?

이에 답하기 위해서는 먼저 전자레인지가 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다. 

 

작은 오븐은 자기장이 흐르게 하는 진공관인 마그네트론이라는 장치에 의존합니다. 

온타리오에 있는 트렌트 대학교의 물리학자인 아론 슬렙코프는

이 장치는 전자를 회전시켜 2.5기가헤르츠(또는 초당 25억 번)의 주파수로 전자기파를 생성한다고 말했습니다. 

 

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그는 모든 물질에 대해 빛을 특히 잘 흡수하는 특정 주파수가 있으며, 

물의 경우 2.5기가헤르츠가 바로 이 주파수라고 덧붙였습니다. 

 

우리가 먹는 대부분의 음식은 물로 가득 차 있기 때문에, 

그 음식들은 전자레인지에서 에너지를 흡수하고 가열될 것입니다.

흥미롭게도 2.5기가헤르츠는 물을 데우는 데 가장 효율적인 주파수가 아니라고 슬렙코프는 말했습니다. 

 

그는 전자레인지를 발명한 회사인 레이시온이 고효율 주파수가 업무에 

너무 적합하다는 것을 알아차렸기 때문이라고 지적했습니다. 

 

수프와 같은 최상층에 있는 물 분자는 모든 열을 흡수하므로 

처음 몇 백만 분의 일 인치만 끓여서 돌 아래의 물을 차갑게 남깁니다. 

이제, 그 불꽃을 일으키는 금속에 대해 이야기해 보겠습니다. 

전자레인지가 금속 물질과 상호작용할 때, 물질 표면의 전자들이 주변으로 밀려나게 된다고 Slepkov는 설명했습니다.

 

 금속이 전체적으로 매끄러우면 문제가 발생하지 않습니다. 

하지만 포크 끝과 같은 가장자리가 있는 곳에서는 전하가 쌓여 높은 전압 농도를 초래할 수 있습니다. 

슬렙코프는 "충분히 높으면 공기 중의 분자에서 전자를 떼어낼 수 있습니다."라고 말하며 

불꽃과 이온화(또는 전하를 띤) 분자를 생성한다고 말했습니다. 

이온화된 입자는 물보다 마이크로파를 더 강하게 흡수하기 때문에 불꽃이 나타나면 

더 많은 마이크로파가 빨려 들어가 더 많은 분자를 이온화하여 

불꽃이 불덩어리처럼 자라게 될 것이라고 그는 말했습니다. 

일반적으로 이러한 이벤트는 가장자리가 거친 금속 물체에서만 발생할 수 있습니다. 

그래서 슬렙코프는 "알루미늄 호일을 평평한 원에 넣으면 전혀 불꽃이 나지 않을 수 있다"고 말했습니다. 

 

"하지만 그것을 구겨서 공 모양으로 만들면 금방 반짝일 것입니다." 

멘탈 플로스의 기사에 따르면 이러한 불꽃은 전자레인지에 해를 끼칠 가능성이 있지만, 

오트밀에 담긴 숟가락을 잊어버린 경우를 대비해 모든 음식은 나중에 먹어도 괜찮습니다.

 

불타는 포도

금속만이 전자레인지에서 빛을 낼 수 있는 유일한 물체는 아닙니다. 

 

바이러스 인터넷 동영상에서는 반으로 나뉜 포도가 하전 입자 가스인 

플라즈마의 화려한 불꽃을 일으키는 모습도 보여주고 있습니다. 

다양한 탐정들이 설명을 찾기 위해 노력해 왔으며, 

이는 금속처럼 전하가 축적된 것과 관련이 있음을 시사합니다. 

하지만 슬렙코프와 그의 동료들은 현상의 진상을 밝히기 위해 과학적 테스트를 수행했습니다. 

"우리가 발견한 것은 훨씬 더 복잡하고 흥미로웠습니다."라고 그는 말했습니다. 

연구진은 일회용 기저귀에 사용되는 고흡수성 폴리머인 하이드로겔 구체에 물을 채움으로써 

기하학이 포도와 같은 물체에서 불꽃을 생성하는 데 가장 중요한 요소라는 사실을 알게 되었습니다. 

 

슬렙코프는 포도 크기의 구체가 마이크로파의 특히 우수한 집광체라고 말했습니다.

포도의 크기 때문에 작은 과일 내부에 마이크로파 방사선이 축적되어 

결국 포도 내부의 나트륨이나 칼륨에서 전자를 떼어낼 수 있는 충분한 에너지가 생성되어

불꽃이 플라즈마로 성장했다고 그는 덧붙였습니다. 

연구팀은 포도와 거의 같은 크기의 메추라기 알을 사용하여 실험을 반복했습니다. 

먼저 자연스럽고 노란 내부를 가진 메추라기 알을 사용한 다음 액체를 빼냈습니다. 

 

끈적끈적한 달걀은 핫스팟을 생성한 반면, 

빈 달걀은 그렇지 않아 금속 스파크 장관을 모방하려면 물이 많은 포도 크기의 방이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

 

 

 

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