전자레인지에서 금속이 스파크를 일으키는 이유는 무엇인가요?

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KaNonx카논 2024. 10. 31. 09:25

가끔 졸린 눈을 비비면서 일어나 전자레인지에 깜빡하고 호일이나

금속제 그릇을 넣어서 스파크가 튄 경험, 가끔은 있을겁니다.

영화에서는 이 전기 시나리오가 불타는 폭발로 이어질 수 있다고 생각하겠지만,

사실 전자레인지에 숟가락을 넣는 것이 반드시 위험한 것은 아닙니다.

하지만 20세기 중반 기술의 기적 중 하나를 겪었을 때 금속이 정확히 불꽃을 일으키는 이유는 무엇일까요?

이에 답하려면 먼저 전자레인지가 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다.

이 작은 오븐은 자기장을 흐르게 하는 진공관인 마그네트론이라는 장치에 의존합니다.

전자레인지는 전자를 회전시켜 2.5기가헤르츠(또는 초당 25억 회)의 주파수를 가진 전자기파를 생성합니다.

모든 물질에는 빛을 특히 잘 흡수하는 특정 주파수가 있으며,

물의 경우 2.5기가헤르츠가 이 주파수라고 그는 덧붙였습니다.

우리가 먹는 대부분의 음식은 물로 가득 차 있기 때문에 이러한 음식은 전자레인지에서 에너지를 흡수하여 가열됩니다.

흥미롭게도 2.5기가헤르츠는 물을 데우는 데 가장 효율적인 주파수가 아니라고합니다.

그 이유는 전자레인지를 발명한 레이시온이 고효율 주파수가 너무 잘 작동한다는

사실을 알아차렸기 때문입니다.

수프와 같은 최상층에 있는 물 분자는 모든 열을 흡수하므로

처음 몇 백만 분의 1인치만 끓으면 돌 아래의 물이 차갑게 남게 됩니다.

이제 불꽃을 일으키는 금속에 대해 알아보세요. 마이크로파가 금속 물질과 상호작용하면

물질 표면의 전자가 주변으로 밀려납니다.

금속이 전체적으로 매끄러우면 문제가 발생하지 않습니다.

그러나 포크 끝과 같이 가장자리가 있는 곳에서는 전하가 쌓여 고농도의 전압이 발생할 수 있습니다.

충분히 높으면 공기 중의 분자에서 전자를 떼어낼 수 있습니다.

불꽃과 이온화(또는 전하를 띤) 분자를 생성합니다.

이온화된 입자는 물보다 훨씬 더 강하게 마이크로파를 흡수하기 때문에 불꽃이 나타나면

더 많은 마이크로파가 빨려 들어가 더 많은 분자를 이온화하여 불꽃이 불덩어리처럼

커지게 될 것입니다.

일반적으로 이러한 이벤트는 가장자리가 거친 금속 물체에서만 발생할 수 있습니다.

그렇기 때문에 알루미늄 호일을 가져다가 평평한 원을 만들어 전자레인지에 돌리면 전혀 불꽃이 튀지 않을 수 있습니다.

하지만 구겨서 공 모양으로 만들면 금방 스파크가 튀게 되지요.

이러한 스파크는 전자레인지에 해를 끼칠 수 있으니 주의가 필요합니다.

전자레인지에서 빛을 낼 수 있는 물체는 금속뿐만이 아닙니다.

반으로 자른 포도가 하전 입자 기체인 플라즈마의 화려한 불꽃을 일으키는 모습을 볼 수 있습니다.

다양한 탐정들이 설명을 찾았는데, 이는 금속처럼 전하가 축적된 것과 관련이 있음을 시사합니다.

연구진은 일회용 기저귀에 사용되는 고흡수성 수지인 하이드로겔 구체에 물을 채움으로써

기하학이 포도와 같은 물체에 불꽃을 일으키는 데 가장 중요한 요소라는 사실을 알게 되었습니다.

포도 크기의 구체가 특히 전자레인지의 집중력이 뛰어나다고 말했습니다.

포도의 크기 때문에 작은 과일 내부에 마이크로파 방사선이 축적되어 결국

포도 내부의 나트륨이나 칼륨에서 전자를 떼어낼 수 있는 충분한 에너지가 발생하여

플라즈마로 성장하는 불꽃이 생겼다고 그는 덧붙였습니다.

연구팀은 포도와 거의 같은 크기의 메추라기 알을 사용하여 실험을 반복했는데,

먼저 자연스럽고 노른자 같은 내부를 사용한 다음 액체가 빠져나간 상태였습니다.

좋은 달걀은 스파크를 생성한 반면, 빈 달걀은 생성하지 않았으며,

이는 금속을 뿜어내는 광경을 모방하려면 물이 많은 포도 크기의 챔버가 필요하다는 것을 나타냅니다.