Câu hỏi nhiều người thắc mắc là tại sao lò vi sóng lại có đĩa xoay ở bên trong? Tại sao không để thức ăn đứng yên mà hâm nóng, lại cứ xoay tròn liên tục như thế?
Trong không gian bếp hiện đại của mỗi gia đình Việt Nam, tiếng "ting" báo hiệu kết thúc chu trình hâm nóng của lò vi sóng đã trở nên quen thuộc, gắn liền với nhịp sống hối hả.
Chúng ta thực hiện thao tác này mỗi ngày: mở cửa lò, đặt bát canh hoặc đĩa thức ăn lên chiếc đĩa thủy tinh tròn, đóng cửa và nhấn nút. Ngay lập tức, ánh đèn vàng bật sáng và chiếc đĩa bắt đầu quay chậm rãi, mang theo thức ăn trong một vũ điệu vòng tròn đều đặn.
Hành động này nhìn thì có vẻ bình thường nhưng đằng sau chuyển động quay đơn giản ấy là tinh hoa công nghệ được hoàn thiện hơn nửa thế kỷ trong việc thuần hóa những con sóng vô hình.
Câu hỏi nhiều người thắc mắc là tại sao lò vi sóng lại cần có bàn xoay? Tại sao các kỹ sư không để thức ăn đứng yên mà hâm nóng? Và tại sao vật liệu được chọn lại là kính mà không phải kim loại hay nhựa?
Để trả lời những câu hỏi này, chúng ta cần ngược dòng thời gian về những năm 1940.
Vì sao lò vi sóng dùng đĩa xoay?
Để hiểu tại sao chiếc đĩa phải quay, trước hết chúng ta phải hiểu "kẻ thù" vô hình mà các kỹ sư thiết kế lò vi sóng phải đối mặt ngay từ những ngày đầu tiên: hiện tượng sóng dừng (standing waves) và sự phân bố năng lượng không đồng nhất.
Lò vi sóng không hoạt động giống như bếp gas hay bếp từ, nơi nhiệt được truyền dẫn từ ngoài vào trong. Thay vào đó, nó tạo ra nhiệt từ chính bên trong thực phẩm thông qua một quá trình vật lý tinh vi.
Trái tim của mọi chiếc lò vi sóng là một linh kiện điện tử chân không được gọi là magnetron. Thiết bị này có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng điện thành bức xạ điện từ có tần số cực cao, hay còn gọi là vi sóng.
Ở tần số này, sóng điện từ tương tác mạnh mẽ với các phân tử phân cực, mà phổ biến nhất trong thực phẩm là nước, chất béo và đường. Khi đặt trong một điện trường xoay chiều dao động 2,45 tỷ lần mỗi giây, các phân tử nước bị cưỡng bức phải liên tục xoay chiều để sắp xếp thẳng hàng với điện trường. Sự chuyển động hỗn loạn và ma sát giữa các phân tử này khi chúng va chạm vào nhau sinh ra nhiệt năng. Đây được gọi là cơ chế gia nhiệt điện môi.
Tuy nhiên, vấn đề không nằm ở việc tạo ra nhiệt, mà nằm ở cách nhiệt lượng đó được phân bố. Sóng vi ba khi được phát ra từ magnetron sẽ đi vào khoang nấu. Khoang lò thực chất là một lồng Faraday – một hộp kim loại kín được thiết kế để giữ sóng bên trong, ngăn chúng thoát ra ngoài gây hại cho người dùng và nhiễu sóng các thiết bị khác. Khi sóng chạm vào vách kim loại, chúng không bị hấp thụ mà phản xạ ngược trở lại.
Chính sự phản xạ liên tục của sóng trong một không gian kín đã tạo ra hiện tượng vật lý gọi là sóng dừng. Khi sóng tới (từ nguồn phát) gặp sóng phản xạ (từ vách lò), chúng sẽ giao thoa với nhau. Tuỳ thuộc vào pha của hai sóng tại điểm gặp gỡ, chúng sẽ tạo ra hai kết quả trái ngược:
Khi hai sóng cùng pha, biên độ của chúng cộng hưởng lại, tạo ra vùng có năng lượng cực đại. Đây được gọi là bụng sóng hay điểm nóng. Tại đây, các phân tử nước dao động dữ dội nhất, sinh ra nhiệt lượng lớn nhất.
Khi hai sóng ngược pha, chúng triệt tiêu lẫn nhau, khiến năng lượng tại điểm đó giảm xuống gần bằng không. Đây là nút sóng hay điểm lạnh. Tại vị trí này, thực phẩm hầu như không nhận được năng lượng, dẫn đến tình trạng lạnh hoặc sống nguyên.
Kết quả là trong không gian 3 chiều của khoang lò, một mạng lưới vô hình các điểm nóng và điểm lạnh được hình thành cố định, giống như những ô bàn cờ. Khoảng cách giữa một điểm nóng và một điểm lạnh lân cận có thể chỉ vài centimet.
Nếu chúng ta đặt một đĩa thức ăn đứng yên trong môi trường này, hệ quả sẽ không như ý muốn cả về mặt ẩm thực và an toàn. Một phần của món ăn nằm trúng điểm bụng sóng sẽ nhận năng lượng dồn dập, sôi sục, thậm chí cháy khét (quá nhiệt cục bộ). Trong khi đó, phần nằm ở nút sóng ngay cạnh đó vẫn lạnh tanh.
Sự gia nhiệt không đều không chỉ làm hỏng hương vị món ăn mà còn gây nguy cơ an toàn thực phẩm nghiêm trọng, khi vi khuẩn ở các vùng lạnh không bị tiêu diệt.
Bài toán đặt ra cho các kỹ sư từ giữa thế kỷ 20 là: Làm thế nào để phân phối đều năng lượng hỗn loạn này lên một đối tượng tĩnh?
Nguồn cafebiz.vn
