Учёные выяснили, почему чай, заваренный на кипятке из микроволновки, невкусный

чт, 06.08.2020 - 15:00

Американские физики выяснили, почему вода, которую нагрели в микроволновке, не подходит для заваривания чая. Чтобы решить эту проблему, учёным пришлось соорудить специальный стакан с серебряным покрытием, в котором вода в микроволновке кипит точно так же, как в чайнике. Результаты их работы были опубликованы в научном журнале AIP Advances.

«Этот металлический слой с точно выверенной толщиной и шириной расположен в той части стакана, где сила электрического поля микроволновки будет минимальна. Благодаря этому при включении не будет разрядов тока и искр и наш стакан будет совершенно безопасен для использования», — прокомментировал результаты исследования один из его авторов Баоцин Цзэн.

С точки зрения техники, микроволновые печи довольно просты. Они нагревают пищу, заставляя молекулы воды в её толще вибрировать с помощью пучков микроволнового излучения примерно на той же частоте, на которой работают сети Wi-Fi.

Источником этих волн, которые особым образом распределяются по всей внутренней камере микроволновой печи, является так называемый магнетрон. Это устройство представляет собой металлический цилиндр со множеством пазов, в которых поддерживается мощное магнитное поле. Это поле заставляет поток электронов, генерируемых катодом магнетрона, колебаться с определённой частотой и испускать всплески электромагнитных волн.

© CC BY 4.0/Peiyang Zhao, Weiwei Gan, Chuanqi Feng, Zhongxing Qu, Jianlong Liu, Zhe Wu, Yubin Gong, and Baoqing Zeng via AIP

Однако, после появления первых микроволновых печей, их пользователи заметили, что если заваривать чай в воде, которую вскипятили в микроволновке, то его вкус отличается от обычного, и не в лучшую сторону. Это явление сразу же привлекло внимание физиков. Вот уже несколько десятилетий они активно изучают, чем отличается обычный чайник от микроволновки.

Наконец, группа учёных во главе с Баоцином Цзэном нашла объяснение этому феномену и придумала, как справиться с проблемой. Для этого физики детально рассчитали, что происходит с разными слоями воды, которая нагревается внутри обычного чайника и в микроволновой печи.

Результаты исследований показали, что основная причина различий во вкусе чая в том, что вода в СВЧ-печи разогревается неравномерно. При нагреве на газовой или электрической плитке внутри чайника возникает конвекция — круговорот воды, который переносит тепло от дна сосуда к его холодной верхней части.

В стакане с водой внутри микроволновой печи нет никакой конвекции. Это приводит к тому, что верхние слои жидкости нагреваются больше, чем нижние. Американские физики считают, что это связано с отсутствием разницы между температурой верхней и нижней частей стеклянных стенок стакана.

Вдохновившись этой идеей, учёные покрыли верхний край стакана тонким слоем серебра, который должен перенаправлять микроволновое излучение на нижнюю часть сосуда, уменьшая нагрев его верхней части.

В таких условиях возникает конвекция, и вода даже в микроволновке закипает по классическому сценарию. Как надеются учёные, их открытие значительно расширит сферу применения микроволновых печей и улучшит их имидж в глазах любителей чая и «натурального» приготовления еды.