Mikrotalasna rerna zagreva hranu bombardujući je elektromagnetnim zračenjem u mikrotalasnom delu spektra, čime izazivaju rotaciju i povećanje termičke energije polarizovanih molekula u hrani. U procesu nazvanom dielektrično zagrevanje, hrana u rerni se brzo i efikasno zagreva, pogotovu ako je sočna i tečna. Mikrotalasne rerne su nastale odmah posle II svetskog rata, zahvaljujući naprednoj radarskoj tehnologiji.
Elem, kao što većina zna, mikrotalasne rerne, ili kako mi to iz neznanog mi razloga zovemo “pećnice”, zagrevaju čorbe, sarme, gulaše, pasulje i sutlijaše (ima nas raznih!) i sl. koristeći mikrotalase. U elektromagnetnom spektru, oni predstavljaju vrstu talasa koji se po učestalosti (broju talasa u sekundi) nalaze između radio-talasa i infracrvenog zračenja. U klasičnoj mikrotalasnoj pećnici, frekvencija talasa uznosi oko 2450 megaherca (2,45 gigaherca[1]).
Talasi u tom frekventnom opsegu poseduju jednu interesantnu crtu: bivaju apsorbovani od strane vode, masti i šećera. Tako apsorbovani, bivaju direktno konvertovani u atomsko kretanje – toplotu. Ovi talasi se odlikuju još jednim interesantnim svojstvom: njih ne apsorbuje većina plastika, stakla ili keramike. Metali odbijaju mikrotalase, te nisu dobri za posuđe koje se stavlja u rerne, što je svakako svako od nas već i sâm iskusio. To je takođe razlog zbog kojeg uređaj ima metalne zidove – zarad odbijanja (refleksije).
Mikrotalasna rerna s početka pedesetih. Sve su nastale na osnovu patenta koji je 1937. godine dobila američka privatna kompanija “Bell Lab.”. U toj kompaniiji su nastali mnogi pronalasci vezani za radio-astronomiju, tranzistore, laser, brojne informacione sisteme i programske jezike i sl. “Bell” je iznedrio 7 Nobelovaca. Kompaniju je osnovao Aleksandar Graham Bel od para koje je dobio za otkriće telefona.
MIKROTALASNO KUVANJE
Od spretnih prodavaca često može da se čuje da mikrotalasna kuva hranu “iznutra”. Šta to tačno znači? Pokušaću nadalje da objasnim smisao mikrotalasnog kuvanja.
Recimo da Zorkić hoće da ispeče ženi i Ivanu kolač s jagodama u klasičnoj rerni. On to uobičajeno radi na 180° C, ali ovog puta je greškom (ili namerno?) uključio rernu na 300° C). Šta će se dogoditi? Površina nesrećne tvorevine će zagoreti pre nego što se initrašnjost testa čak i zagreje.
U klasičnoj rerni, toplota se kreće (termalnim provođenjem) od površine hrane ka sredini. Vreli, suvi vazduh odnosi isparelu vlagu sa površine hrane, tako da površina može lako da postane hrskava i blago zagorela (naprimer, korica na hlebu ili pečenju), dok unutrašnjost i dalje ostaje sočna.
Pri mikrotalasnom kuvanju, radio-talasi prodiru kroz hranu i pobuđuje molekule vode i masti u njoj. Nema toplote koja se provođenjem prenosi ka unutrašnjosti. Zato što su svi molekuli pobuđeni zajedno, toplota se generiše svuda odjednom. Postoje, naravno, i mane. Mikrotalasi nesmetano prodiru samo kroz tanak sloj hrane, a takođe postoje i “vrele tačke” uzrokovane interferencijom talasa, ali shvatilki ste osnovnu ideju? Čitav proces zagrevanja je potpuno drugačiji, jer ovde imamo “pobuđene atome” a tamo “toplotno provođenje”.
U mikrotalasnoj rerni, vazduh se nalazi na sobnoj temperaturi, te je nemoguće da se na hrani formira korica. Zato se ponekad hrana predviđena za spremanje pomoću mikrotalasnih rerni pakuje u posude izrađene od aluminijumske folije (ili specijalne keramike) i kartona. Te posude reaguju na mikrotalasnu energiju (apsorbuju je) i postaju jako vrele[2]. Ta spoljnja toplota omogućava da se stvori pečena korica kao i kod pečenja u običnoj rerni.
DELOVI
Svaka kućna mikrotalasna ima iste delove. to su sledeći:
- visokonaponski izvor struje, obično prosti transformator, koji šalje energiju do magnotrona.
- kondenzator visokog napona, koji je spojen sa transformatorom, magnotronom ipreko diode sa šasijom.
- šuplji magnetron[3], koji pretvara visokonaponsku struju u mikrotalasno zračenje.
- Malo elektronsko kolo koje kontroliše rad magnotrona.
- dielektrični vodič talasa koji služi za usmeravanje mikrotalasa.
- metalna rerna za kuvanje.
Magnetron u preseku da bi se videle šupljine. Kada elektroni prolaze pored serije otvorenih šupljina, oni počinju da se pune radio-signalima, te u zavisnosti od veličine šupljina počinju da rezonuju na određenoj frekvenciji. Na slici se ne vidi magnet koji stvara polje duž podužne ose.
RERNA I BRZINA SVETLOSTI
Pošto je novi ministar školstva rekao da će se od đaka u buduće zahtevati da logički misle (a kako bi drugačije?), ovde ću pokazati primer kako bi neki hipotetički učitelj mogao da praktično pokaže deci kako da izračunaju famoznu brzinu svetlosti uz pomoć mikrotalasne. Za to im je potrebna jedna mikrotalasna, jedna dasčica ili stalkena ploča otporna na mikrotalase, šolja šećera, i lenjir. Rerna mora da bude bez pokretne unutrašnje ploče.
Dakle, prvo pospimo šečer po daščici/ploči u tankom sloju i stavimo sve u rernu. Zatim spravu uključimo na “low heat” jedno 30 sekundi. Pošto magnetron pravi mlazeve elektrona u pravilnim talasnima, oni će na određenim mestima doći u rezonancu (pojačaće se i tu stvarati najveću temperaturu) te na dasci karamelizovati šećer u četiri ili pet traka. Primetićemo da se one međusobno nalaze na jednakom rastojanju. To rastojanje odgovara polovini talasne dužine stojećeg mikrotalasa – oko 6 santimetara. Ako okrenemo našu mikrotalasnu, pročitaćemo na pločici pozadi podatak o frekvenciji, i ako budemo imali sreće da ne koristimo neki uzbekistanski uređaj, trebali bi da pročitamo da i naša rerna radi na 2450 MHz (= 2.450.000.000 / 1 sec).
Sada dolazi “teški” deo: treba samo pomnožiti talasnu dužinu sa frekvencijom.
Podrazumeva se da je pre toga vrli učitelj objasnio da su mikrotalasi samo vrsta elektromagnetnih talasa (kao što je i svetlost), sa određenom frekvencijom. Talasna dužina predstavlja rastojanje između dva uzastopna brega (ili dolje) talasa. Budući da talasi putuju, u stanji smo da definišemo i ono što nazivamo frekvencijom. To je broj talasnih pikova koji prođu kroz određeni tačku u sekundi. Dakle, imamo da talasna dužina predstavlja daljinu, a frekvencija dato vreme. Dakle, da bi izračunali brzinu (”C”) talasa, treba da pomnožimo dva broja.
PRIMER:
Brzina = frekvencija x talasna dužina
Brzina = 2450 MHz x 0,12 m
Brzina = 2,94 x 108 m/s
Prava vrednost iznosi 299.792.458 m/s.
Najčešće greška u ovako izmerenoj brzini svetlosti, a njom se kreću i naši mikrotalasi, iznosiće oko 5-6%. Vredni i iscrpljeni đaci na kraju mogu da poližu zastakljeni šećer.
[1] Kad bi bili vidljivi, videli bi da je razmak između dva talasa oko 12,2 santimetra.
[2] Materijali koji se koriste u ove svrhe kao absorberi elektromagnetne energije koji je pretvaraju u toplotu nazivaju se susceptori.
[3] Vakuumska cev koja proizvodi mlazeve elektrona koji prolaze kroz magnetno polje. Za razliko od sličnih uređaja (npr. klistrona), ovaj ne pojačava postojeći signal. Cev je pronašao Albert Hull 1920. Iako se koristi i kod nekih radara, danas je našao primenu uglavnom u mikrotalasnim rernama.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
