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Physics版 - 有人用微波炉加热两颗葡萄,发了顶级期刊
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关于未来很迷茫,请指点给你们普及一下核辐射和核污染的常识 (转载)
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大佬们帮我看看这个过程有没有可能发生?求审稿,等离子体物理
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话题: 葡萄话题: 微波炉话题: 微波话题: 等离子体话题: slepkov
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g****s
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首先,不要问为什么会有人用微波炉“叮”葡萄。但这确实已是个不算太冷的“冷知识
”:把一颗新鲜葡萄一切两半,放进微波炉加热,不久后就能见到耀眼的火光,严重时
甚至能爆掉整个微波炉。
互联网上可以搜到许多视频,一些博主甚至总结出了“技术要点”:切葡萄时不能完全
切断,而要保持表皮的粘连。可以确定的是,如此耀眼的光芒是由等离子体产生的。等
离子体是原子被电离、失去部分电子后形成的离子化气体状物质,通常被视作固、液、
气以外的第四态。
名字虽然抽象,但提起太阳和闪电,我们或许对等离子体能有一个直观的了解。在日光
灯、电脑芯片等日用品里,人造等离子体也扮演了重要角色。
在葡萄这个案例里,则是其中富含的钠和钾元素在强电磁场里被电离了。但是,这个强
电磁场是如何产生的呢?一些人认为,两瓣葡萄恰如无线电的一对偶极天线,而切开的
表皮湿润导电,起到了桥梁的作用。果真如此吗?加拿大特伦特大学物理系的Aaron D.
Slepkov和Hamza K. Khattak还有康考迪亚大学的Pablo Bianucci开始较真了。他们用
慢镜头分析葡萄在微波炉里叮爆的瞬间,发现爆炸一开始并不出现在朝上湿润的开口处
,而是表皮连接处偏下一点。
他们由此得出结论,所谓的“桥梁”是否湿润或导电并不重要,只需要两个球状物保持
近距离即可。这也解释了,两个紧挨在一起的完整葡萄也会在微波炉里爆炸。
不过,不是什么球状物都会被叮爆。水是一个至关重要的因素。在微波炉的频段里,水
的介电常数比较大,即对微波的吸收率很小,可以困出大量微波。两个水球形成了共振
腔,犹如一个陷阱,将各自困住的微波在交界处叠加起来。通常情况下,这是金属纳米
结构才能完成的任务。这电离了葡萄中的钾、钠元素,形成高温等离子体。
为了等离子体共振腔的形成与葡萄的其他内部成分和脉络无关,研究人员用纯净水做出
了两个大小与葡萄相似的水凝胶珠,用氯化钠溶液短暂浸泡后放入微波炉,果然也发生
了“爆炸”。 有趣的是,两个珠子受到微波辐射后出现了几次弹跳。目前,这个富有
好奇心的研究团队还在试图解释这种振荡。
更大的“水球”,比如西红柿,就不太容易威胁到你的厨房了。Slepkov、Khattak和
Bianucci发现,只有尺寸局限在一定范围内,才会在两球的交界处出现短暂的热点集中。
微波炉的原理是食物中的极性分子被微波振荡而发热。因此,在实际使用微波炉时,我
们会发现食物不像正常情况下由外而内变热,反而是从内部开始加热的。
这也是鸡蛋也在 “微波黑名单”上的原因。鸡蛋内部的蛋黄会率先过热,剧烈膨胀超
过蛋壳的承受范围,瞬间爆裂。
在下图里,研究团队分别对微波炉里两种尺寸的水凝胶珠进行热成像分析。两颗直径1.
6厘米的水凝胶珠在交界处出现了明显的热点区域,而两颗直径4.5厘米的水凝胶珠出现
了几处分散的热点,分别位于交界处和两颗水珠的内部中心。
由于热成像仪依赖于物体内部的吸收效应,对物体外部的热场分布并不敏感。为了更严
谨地确定只有两颗葡萄的交界处产生了热点, Slepkov、Khattak和Bianucci又想出了
一个新点子。
这下,经历了被腰斩、直播爆炸、量体温等一系列折腾的葡萄,还要享受“纸条裹尸”
的待遇:研究人员用感热纸条把葡萄围了一圈,一旦某处温度超过阀值,纸上就会出现
黑点。
果然,加热1到3秒后,两张纸条交接的地方就各自出现了一个明显的黑点。
他们更“丧心病狂”地把两只鹌鹑蛋也拖下水,裹上感热纸条如法炮制,交界处的黑点
也出现了;
再用针在蛋壳上扎一个小孔清空蛋液,加热空蛋壳,黑点没有出现;
用水重新注满空蛋壳,黑点又出现了……
这下, Slepkov、Khattak和Bianucci终于满意地排除了表面导电性和内部结构的因素
,总结出了什么样的东西才能被微波炉叮爆:球状、主要是水、不能太大、距离够近。
好消息是,这些葡萄和鹌鹑蛋并没有白白牺牲。 Slepkov、Khattak和Bianucci的论文
《葡萄等离子体起源于水性二聚物形成的微波共振》近日发表在了顶级学术期刊《美国
国家科学院院刊》(PNAS)上了。
他们认为,在葡萄等离子体的启发下,可以用水来探索微波频段的独特共振几何结构,
当做一个迷你的沙盘。未来可能的应用包括被动式全向无线天线、超分辨率微波成像等
g****s
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首先,不要问为什么会有人用微波炉“叮”葡萄。但这确实已是个不算太冷的“冷知识
”:把一颗新鲜葡萄一切两半,放进微波炉加热,不久后就能见到耀眼的火光,严重时
甚至能爆掉整个微波炉。
互联网上可以搜到许多视频,一些博主甚至总结出了“技术要点”:切葡萄时不能完全
切断,而要保持表皮的粘连。可以确定的是,如此耀眼的光芒是由等离子体产生的。等
离子体是原子被电离、失去部分电子后形成的离子化气体状物质,通常被视作固、液、
气以外的第四态。
名字虽然抽象,但提起太阳和闪电,我们或许对等离子体能有一个直观的了解。在日光
灯、电脑芯片等日用品里,人造等离子体也扮演了重要角色。
在葡萄这个案例里,则是其中富含的钠和钾元素在强电磁场里被电离了。但是,这个强
电磁场是如何产生的呢?一些人认为,两瓣葡萄恰如无线电的一对偶极天线,而切开的
表皮湿润导电,起到了桥梁的作用。果真如此吗?加拿大特伦特大学物理系的Aaron D.
Slepkov和Hamza K. Khattak还有康考迪亚大学的Pablo Bianucci开始较真了。他们用
慢镜头分析葡萄在微波炉里叮爆的瞬间,发现爆炸一开始并不出现在朝上湿润的开口处
,而是表皮连接处偏下一点。
他们由此得出结论,所谓的“桥梁”是否湿润或导电并不重要,只需要两个球状物保持
近距离即可。这也解释了,两个紧挨在一起的完整葡萄也会在微波炉里爆炸。
不过,不是什么球状物都会被叮爆。水是一个至关重要的因素。在微波炉的频段里,水
的介电常数比较大,即对微波的吸收率很小,可以困出大量微波。两个水球形成了共振
腔,犹如一个陷阱,将各自困住的微波在交界处叠加起来。通常情况下,这是金属纳米
结构才能完成的任务。这电离了葡萄中的钾、钠元素,形成高温等离子体。
为了等离子体共振腔的形成与葡萄的其他内部成分和脉络无关,研究人员用纯净水做出
了两个大小与葡萄相似的水凝胶珠,用氯化钠溶液短暂浸泡后放入微波炉,果然也发生
了“爆炸”。 有趣的是,两个珠子受到微波辐射后出现了几次弹跳。目前,这个富有
好奇心的研究团队还在试图解释这种振荡。
更大的“水球”,比如西红柿,就不太容易威胁到你的厨房了。Slepkov、Khattak和
Bianucci发现,只有尺寸局限在一定范围内,才会在两球的交界处出现短暂的热点集中。
微波炉的原理是食物中的极性分子被微波振荡而发热。因此,在实际使用微波炉时,我
们会发现食物不像正常情况下由外而内变热,反而是从内部开始加热的。
这也是鸡蛋也在 “微波黑名单”上的原因。鸡蛋内部的蛋黄会率先过热,剧烈膨胀超
过蛋壳的承受范围,瞬间爆裂。
在下图里,研究团队分别对微波炉里两种尺寸的水凝胶珠进行热成像分析。两颗直径1.
6厘米的水凝胶珠在交界处出现了明显的热点区域,而两颗直径4.5厘米的水凝胶珠出现
了几处分散的热点,分别位于交界处和两颗水珠的内部中心。
由于热成像仪依赖于物体内部的吸收效应,对物体外部的热场分布并不敏感。为了更严
谨地确定只有两颗葡萄的交界处产生了热点, Slepkov、Khattak和Bianucci又想出了
一个新点子。
这下,经历了被腰斩、直播爆炸、量体温等一系列折腾的葡萄,还要享受“纸条裹尸”
的待遇:研究人员用感热纸条把葡萄围了一圈,一旦某处温度超过阀值,纸上就会出现
黑点。
果然,加热1到3秒后,两张纸条交接的地方就各自出现了一个明显的黑点。
他们更“丧心病狂”地把两只鹌鹑蛋也拖下水,裹上感热纸条如法炮制,交界处的黑点
也出现了;
再用针在蛋壳上扎一个小孔清空蛋液,加热空蛋壳,黑点没有出现;
用水重新注满空蛋壳,黑点又出现了……
这下, Slepkov、Khattak和Bianucci终于满意地排除了表面导电性和内部结构的因素
,总结出了什么样的东西才能被微波炉叮爆:球状、主要是水、不能太大、距离够近。
好消息是,这些葡萄和鹌鹑蛋并没有白白牺牲。 Slepkov、Khattak和Bianucci的论文
《葡萄等离子体起源于水性二聚物形成的微波共振》近日发表在了顶级学术期刊《美国
国家科学院院刊》(PNAS)上了。
他们认为,在葡萄等离子体的启发下,可以用水来探索微波频段的独特共振几何结构,
当做一个迷你的沙盘。未来可能的应用包括被动式全向无线天线、超分辨率微波成像等
1 (共1页)
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