千万别把两个葡萄放在微波炉加热,会出大事!

EDA365 2019-03-12 11:56


看了标题,先郑重提醒

千万别模仿!

千万别模仿!

千万别模仿!




1


葡萄会“喷火”?


若用微波炉加热两个紧挨在一起的葡萄,不到8秒内,两枚葡萄碰在一起的地方,就会形成高温等离子体(plasma),喷出炽热的烈焰



微波炉中有许多东西不能加热,就想若将两颗剥皮葡萄放入微波炉加热,会产生火焰。


1990年代时,葡萄在微波炉中爆炸的影片就已经被流传开,但一直都没有完整的科学解释。


就在本周,终于有物理学家找出了这个谜题的解答。



“两个圆形的水基物品会增强微波的功率,从而产生热点。”



据Popular Mechanics报道,关于这项研究的论文,由阿伦.史莱普科夫(Aaron Slepkov)等三位科学家发表在美国国家科学院院刊中。

 

网络上流传的“微波葡萄火球”的影片有很多。一般的实验步骤都是:


将一颗葡萄对半切开,而两半部连接的葡萄“皮”不能断,放到微波炉里加热几秒后,便会看到葡萄出现喷焰般的火花。

 

曾经有科学家认为,因为葡萄是富含钾、纳离子的水果,共振热度会比较高,所以若将两半部葡萄的“皮”所连接,会更集中产生钾钠离子,导致迸发出火焰。



2


其实另有原因


然而,史莱普科夫却打破了这项观点,在牺牲了无数颗葡萄和12台微波炉,对葡萄和其他类似物体进行了多次测试后,终于了解产生火焰的真正原因。


 

史莱普科夫表示,葡萄产生火焰的关键在于:“两个互相接近的、圆形状、含大量电解质的含水球”才是重点。

 

如果用两个无皮水凝胶珠代替,也能观察到火花闪电带冒烟。


他在实验中将其他两颗“完整的”圆形物体,例如樱桃、鹌鹑蛋、自制水凝胶珠,结果竟然也会产生相同效果。实际上,只要水量足够,几乎任何球形物体都可以。

 


作者写道:“观察一块水果在微波炉中迸发出的火焰是令人兴奋和难忘的经历。因此,之前的重点都跑偏了,不该是等离子体本身,而是火花的来源。”

 

新研究将我们的注意力重新集中在了关键之处——我们肉眼无法直接观察到的事实。

 

作者还解释说——



3


新的谜团

 

最终,互联网上知名的神秘现象终于有了权威的解释,但是每当科学解答了一个谜团时,常常又会冒出新的谜团。


 

在这项特殊的研究中,研究人员注意到两粒葡萄莫名其妙地一再碰撞。

 

下一步就是要弄清其中的原因。



而且每攻克一个难题,我们都会更好地了解纳米尺度的光波长能产生哪些奇特的现象。

 

史莱普科夫说:“这种现象是由含钠和钾的带电分子引发的。”

 

 

当微波炉开启后,电磁共振效应对含大量电解质的含水球特别有效,会强化微波的效果,而“球形”却会把这些微波给包住,使内部的微波强度提升。


随着温度提升,周围的电解质开始增压,导致原来溶于水中的钠钾离子,直接升到离子态,变成火焰形式。

 

他还指出,其实在两件物体之间根本不需保持任何形式的连接,只要物体间相距不超过3mm即可。




4


原理是什么呢?


看看老外们,科学研究的态度是这样子的:观察两粒葡萄之间的间距与能量分布之间的关系。



简单来说,这是一种在微波频率下的结构共振(morphology-dependent resonances(MDRs)),也是米氏共振的一种现象,即电磁波波长和微粒的半径接近时的一种现象。



葡萄的尺寸和微波的波长比较接近,微波和葡萄就会发生相互作用。


当两个葡萄靠的足够近时,在近场条件下,电磁波会集中分布在两个葡萄中间,当电磁场的能量密度足够高时,就能够发生电离,产生等离子体。


观察葡萄和水球的光谱,可以看到钠和钾的特征线,表明发光的元素主要是葡萄中的钠和钾或者水球中的钠(水中含有NaCl)。




5


开始仿真实验


虽然这实验很有风险,因为你失去的不仅是葡萄,还有可能是微波炉、厨房、房子……甚至,你自己!



但是!!!


为了维护国内顶尖电子论坛EDA365的江湖地位,仿真还是可以做一个的!



别急,先慢慢建模



先建一个空气腔。然后建一个盘子的半个侧面。


盘子半侧面旋转360度,就是完整的盘子了,设定盘子材料是Al2O3陶瓷,相对介电常数9.8



再在盘子里放两粒葡萄,葡萄是椭球体,长轴直径24mm,短轴直径19.2mm。微波炉腔壁上放个单极天线。天线长30mm,就能谐振在2.45GHz附近。


HFSS里没有葡萄的材料,所以采用海水(Water_Sea)代替,相对介电常数81,导电率4西门子/米



先扫描一下微波炉壁上的天线端口的S11参数,找一个最佳的吸收峰频点,保证葡萄将此频点的能量都吸收。



用2.4573GHz吸收峰频点做剖分,看场分布图(隐约感觉中间接触的部分烧糊了)



再看葡萄内部的电场分布



盘子里面的电场分布是这样子的:两粒葡萄在不停吸收周围空间的能量。



感觉要炸了!



贴心的为你们放上动图感受一下吧:




好啦~以上就是简单的仿真实验啦,童鞋们生活中还发现什么有趣的点子,记得留言告诉我们哦~


出品策划丨EDA365

原创作者丨汪洋大海

排版编辑丨阿迟

插画绘制丨弯弯




——END——



    本文内容由EDA365特邀版主世界500强企业首席射频专家——汪洋大海提供,还想继续探讨知识或对后续公益课感兴趣的小伙伴们,可点击下方阅读原文”,EDA365电子工程论坛【射频|微波论坛】发帖讨论。



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