V běžné domácnosti bychom dnes kromě klasické plynové či elektrické trouby našli nejspíše i alternativu v podobě takzvané „mikrovlnky“. Ohřev jídla pomocí neviditelných mikrovln už nikoho nepřekvapí, na počátku devadesátých let minulého století však byly mikrovlnky horkou novinkou. Tedy alespoň na tuzemském trhu.
První mikrovlnná trouba určená pro kuchyňské použití totiž spatřila světlo světa již v roce 1947 v Americe! Vážila sice téměř půl tuny a měřila bezmála dva metry, ale fungovala! Technologie, kterou skrývala uvnitř, navíc vzešla z výzkumu vojenských radarů během druhé světové války.
Molekuly se hýbou rychleji V plynové či elektrické troubě jsou zdrojem tepla plynové hořáky nebo žhnoucí elektrické spirály. Od nich se teplo postupně šíří až k zahřívanému pokrmu. Díky tomu probíhá ohřev jídla od povrchových vrstev směrem dovnitř. Samozřejmě přitom dochází i k ohřevu okolního vzduchu. Od hořáků či elektrických spirál se teplo šíří zejména v podobě infračerveného záření, které je pro lidské oči neviditelné.
Nárůst teploty pokrmu souvisí s rychlejším pohybem molekul, ze kterých je jídlo složeno. Molekuly přijímají energii v podobě tepla, díky čemuž rychleji kmitají. Protože řada potravin obsahuje velké množství vody, jsou těmito pohybujícími se částicemi především molekuly vody.
U mikrovlnné trouby dochází k něčemu podobnému. Na rozdíl od infračerveného záření však do pokrmu vstupuje záření mikrovlnné. Lidské oči vnímají z širokého elektromagnetického spektra pouze oblast viditelného záření. To může být reprezentováno například duhou, která se skládá z různých základních barev od fialové až po červenou. Za červeným koncem následuje již neviditelné infračervené záření, za ním se nachází oblast záření mikrovlnného a ještě dále jsou rádiové vlny.
Velkou výhodou mikrovln je jejich schopnost snadno proniknout do ohřívaného jídla. Běžné infračervené záření je totiž často pohlceno již v povrchových vrstvách, mikrovlny se však dostanou hlouběji. Působí především na molekuly, tzv. elektrické dipóly, jejichž konce mají rozdílnou elektrickou polaritu (jeden konec je kladný, druhý záporný). A právě molekuly vody jsou výraznými elektrickými dipóly. Kromě nich mají menší elektrickou polaritu i molekuly tuků či cukrů.
Jídlo s vysokým obsahem vody se proto mikrovlnami ohřívá výrazně rychleji a lépe než „suchý“ pokrm. To si konec konců snadno ověříte, pokud budete zahřívat například hrnek čaje a rohlík. Na podobném principu funguje i nádobí pro mikrovlnné trouby. Je totiž vytvořeno z molekul, které mikrovlnné záření v podstatě nepohlcují, a proto nedochází k jeho zahřátí. V mikrovlnce si tak můžete ohřát i jídlo uložené třeba v plastové krabičce. V klasické troubě by se vám to rozhodně nepovedlo. Naopak kovy jsou vůči mikrovlnám výrazně „vnímavější“, a proto je jejich použití v elektrické troubě zakázáno!
Uvnitř trouby se mikrovlny rodí v elektrické součástce zvané magnetron. Právě s ní experimentoval v roce 1945 americký inženýr Percy Spencer, vyvíjející radary. Všiml si přitom, že se mu v kapse podivně rozpustila oříšková čokoláda... První pokusy s magnetronem však provedl už v roce 1924 český profesor přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy Augustin Žáček.
S mikrovlnami uvnitř trouby lze provést celou řadu pokusů, mezi ty nejefektnější patří experiment s plamenem. Vyzkoušíte si, jak mikrovlny působí na elektricky nabité částice. Aby byl pokus co nejzajímavější, bude zdrojem těchto nabitých částic plamen hořící špejle. Připravte si asi pět až šest centimetrů vysoký kus obyčejné svíčky (poslouží nám jako stojánek) a zapíchněte do něj čtyři centimetry dlouhou špejli. Svíčku umístěte na střed otočného talíře uvnitř mikrovlnné trouby, nastavte troubu na nejvyšší výkon, špejli zapalte, rychle zavřete dvířka a pozorujte, co se bude dít.
Po několika vteřinách začnou od plamene špejle vzlínat vzhůru hořící plyny a objeví se i jiskření. To vše za výrazných zvukových efektů. Po několika takových záblescích troubu vypněte a hořící svíčku vyjměte. Rozhodně nenechávejte troubu v chodu déle než 15 až 20 vteřin, protože by se mohla při chodu „na prázdno“ poškodit.
Jestliže se pokus nedaří a nic se neděje, vyměňte špejli a při zapíchnutí ji nakloňte na stranu pod úhlem přibližně 45 stupňů. Pokud budete chtít experiment zopakovat, počkejte, až se trouba i svíčka dostatečně ochladí.
Plamen špejle je tvořen horkými plyny a obsahuje velké množství elektricky nabitých částic, tzv. iontů. Ty snadno pohlcují mikrovlnné záření, takže se už tak horké plyny ještě více zahřejí, a protože mají nižší hustotu než okolní vzduch, stoupají vzhůru. Jakmile se dotknou kovového stropu mikrovlnky, ionizovaný plyn se vybije. Na krátký okamžik tak mikrovlnku ozáří oslnivý výboj. Občas může k výboji dojít i mezi dvěma blízkými oblastmi ionizovaného plynu. Všimněte si, že k výboji dochází v troubě pouze v určitých polohách, právě v nich je účinek mikrovln největší.
***
Oslnivý plamen v troubě
Když vložíte do mikrovlnné trouby hořící špejli, dočkáte se pořádně jasného záblesku
K experimentu budete potřebovat mikrovlnnou troubu, špejli, svíčku, zapalovač či zápalky a nůž
Ze svíčky uřízněte asi 5 až 6 centimetrů vysoký kousek
Do kousku svíčky zapíchněte zhruba 4 centimetry dlouhou špejli
Svíčku se zapíchnutou špejlí umístěte do středu otočného talíře, nastavte troubu na maximální výkon, svíčku zapalte, rychle zavřete dvířka trouby a troubu spusťte
V troubě můžete pozorovat vznik výbojů, které se šíří od plamene hořící špejle až ke stropu mikrovlnky
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu Mikuláše Koperníka v Brně
