Как придумали микроволновку и почему в СВЧ-печи взрываются яйца
Появление микроволновки окутано тайнами и легендами. Существует общепринятое мнение, согласно которому микроволновую печь создали случайно в 1940-х годах. На деле все несколько иначе: к технологии присматривались и до этого, но, как говорится, «не настало подходящее время», да и как именно ее применять, было не до конца ясно.
Главный наш сегодняшний вопрос — почему яйца взрываются в микроволновке. Но сначала немного истории и теории.
История появления микроволновых печей
Относительно готовый вариант дальнего «предка» микроволновки еще в 1933 году показала компания Westinghouse на ежегодной выставке World’s Fair в Чикаго. Принцип действия массивного устройства отличался от того, который затем начали применять в микроволновых печах, однако с чего-то надо было начинать. Вероятно, такой девайс прекрасно смотрелся бы в антураже игры Fallout: для демонстрационной готовки применялся 10-киловаттный передатчик, исторгавший коротковолновое излучение, а еду — мясо с картошкой — размещали между двух металлических пластин.
В последующие годы инженеры занялись доработкой магнетронов, которые начали обретать свои черты еще в 1920-х годах. Косвенно лепту в создание современных микроволновок внесли британский физик сэр Джон Туртон Рэндалл и его коллеги, которые в 1940-м предоставили свою технологию сборки магнетронов американцам — взамен на помощь во Второй мировой войне.
Выпуском магнетронов, которые были необходимы для функционирования радаров, среди прочих занялась и американская компания Raytheon. Как раз в ней работал инженер-самоучка Перси Спенсер, к тому времени получивший признание как один из ведущих специалистов в мире в области ключевых компонентов для радаров.
История гласит, что микроволновки появились по воле случая. Во время испытаний очередной модели магнетрона Перси Спенсер обратил внимание на шоколадный батончик в кармане: тот расплавился. Само по себе это не стало открытием (подобное случалось и ранее), однако именно Спенсер заинтересовался причинами произошедшего. Тогда он разместил неподалеку от вакуумной трубки попкорн в зернах — он начал лопаться. Затем настал черед яйца, которое и вовсе взорвалось, перед этим забавно вибрируя. Некоторые источники со ссылкой на внука Спенсера добавляют драматичности и говорят, что горячий желток оказался на лице любопытного инженера. Как бы то ни было, он решил проверить: а нельзя ли приготовить так и другую еду?
Для этого физик собрал прототип «микроволновки» — металлический ящик, куда и направлялась микроволновая энергия от генератора. Сконцентрировав ее таким образом, физик добился достаточной плотности излучения, а еда внутри очень быстро нагревалась. Не откладывая открытие в долгий ящик, Спенсер в том же 1945 году запатентовал микроволновую печь, а прототип отправил на испытания в один из ресторанов в Бостоне. Согласно другим источникам, все описанное происходило в 1946-м.
Первые модели микроволновых печей в 1947 году не были предназначены для бытового использования: этому мешали габариты и заоблачная по нынешним меркам цена — $5 тыс. в 1947-м это более $66 тыс. сегодня. В Raytheon модернизировали систему, представив более компактный и менее дорогой вариант за $2—3 тыс. ($26—40 тыс. в современных деньгах), однако и он не был готов к завоеванию домашних кухонь. До этого пройдет еще очень много времени.
Первая бытовая микроволновка появилась лишь в 1955 году. Но и ее цена откровенно кусалась, поэтому устройства продавались так себе, их могли позволить себе только обеспеченные граждане. К процессу разработки подключились и другие компании. В начале 1960-х появилась первая микроволновка с поворотной тарелкой внутри, затем была версия с вращающимся излучателем. Цены же постепенно шли вниз.
К слову, лишь под конец 1960-х годов появились конструкции, для которых отсутствие продуктов внутри было не «совсем уж критичным»: до этого в камере обязательно должно было находиться нечто, что вбирало бы тепло (впрочем, как и сейчас, но об этом ниже). Реализовали и другие изменения (в том числе формы самой СВЧ), которые сделали устройства более эффективными, удобными и недорогими: в 1970-х годах микроволновые печи наконец стали мейнстримом и начали продаваться миллионными тиражами.
Как работает микроволновка
Корпус и дверца устройства собираются и покрываются материалами и сплавами, которые способствуют тому, чтобы сократить объем излучения, поступающего вовне. Магнетрон — основной элемент, который и занимается излучением электромагнитных колебаний заданной частоты. Электронный блок управления отвечает за… управление функциями и настройками всей печи. Механизм вращения приводит в движение тарелку, а вентиляторы шумят, отводя тепло от магнетрона. Существуют модели с дополнительными обвесами в виде тэнов, вертелов и так далее.
Магнетрон представляет собой электронную лампу, генерирующую сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение. Условно он состоит из постоянных магнитов для образования магнитного поля по оси магнетрона, анода с полостями и резонаторами, рабочей области, катода и подогревателя (или накала), антенны (индуктивной петли) для вывода сверхвысоких частот.
В свою очередь, радиоволны, путешествующие со скоростью света, могут иметь разную длину — например, километр или десять, а бывают и длиной всего в десятую часть миллиметра. Частота радиоволн варьируется в диапазоне от 0,03 Гц до 3 ТГц — чем выше, тем она короче. В микроволновках за разогрев еды отвечают радиоволны длиной 12 сантиметров. Но даже такие мелкие волны несут много энергии, потому внутренности печки экранируют.
Магнетрон в бытовой микроволновке расположен, как правило, сбоку, поэтому для равномерности разогрева и требуется вращать предмет внутри — чтобы он подставил каждый бочок. Заодно волны отражаются от внутренней поверхности камеры, воздействуя на вашу еду. Если этой еды там нет или она совсем мала и поглощать энергию нечему, серьезно повышается нагрузка на магнетрон — поэтому и не рекомендуется запускать пустую микроволновку.
Наконец, СВЧ-излучение заставляет молекулы внутри предметов интенсивно двигаться — а значит, и нагреваться: магнетрон не излучает тепло (за это отвечают опциональные тэны), а «будоражит» пищу. И нет, молекулярная структура еды не меняется, вода, содержащаяся в ней, вопреки теориям заговора, ничего не «запоминает» и не модифицируется. Встречаются и чуть менее забавные заблуждения: мол, лук и чеснок разогревать в СВЧ нельзя, так как они сразу «превращаются в канцероген», а в кукурузе «высыхают витамины» (не ясно, чем плохи сушеные витамины).
Существует мнение, согласно которому СВЧ-печи греют еду изнутри. Это не совсем так. Во-первых, СВЧ-излучение равномерно проникает извне, а не генерируется из черной дыры в центре стакана с водой или бифштекса. Во-вторых, для эффективной работы устройства требуется наличие влаги в продукте (на самом деле воды, жиров или сахаров, молекулы которых вибрируют с частотой 2,5 млн раз в секунду): то есть разогреть сухарь намного сложнее, чем булку с джемом внутри. Состав и структура пищи или блюда определяет уровень достигнутой температуры за заданный промежуток времени. Если в верхних слоях еды больше влаги, чем внутри, они нагреются быстрее (и, соответственно, наоборот).
Кроме того, считается, что излучение проникает в пищу на глубину чуть менее 4 сантиметров, а дальнейший нагрев происходит за счет передачи тепла от внешних слоев внутренним. Поэтому толстенный окорок останется прохладным внутри даже при максимальной мощности, действовавшей короткий промежуток времени, — такие рекомендуется готовить на пониженной мощности и долго (а режим разморозки означает дальнейшее снижение мощности и еще более длительное время обработки). Интересный момент: после выключения магнетрона ваша еда еще некоторое время может набирать температуру, поскольку молекулам нужно время на то, чтобы остановиться.
Почему в микроволновке взрываются яйца
А теперь мы подошли к самому важному вопросу: какие продукты не рекомендуется разогревать в СВЧ? Ответ: в первую очередь те, которые заключены в плотную непроницаемую оболочку. Но ими дело не ограничивается.
Эта женщина посмотрела видео с рецептом «яйца из СВЧ» в интернете и разогрела его в микроволновке. Фото: The Doctors
Внимание! Не пробуйте это дома. Вы можете получить травмы или испортить технику.
К «запретным» продуктам относится, например, виноград, ягоды которого в микроволновке при контакте друг с другом могут повести себя совсем непредсказуемо: взорвутся или начнут искрить и бросаться молниями. Мудрецы от народа объясняют это электропроводностью ягод, однако на деле причина кроется, видимо, в микроволнах, оказавшихся в «виноградной ловушке»: вода, из которой состоит виноград, «сжимает» волны до собственного размера фрукта — примерно до 1,5 сантиметра. Волны мечутся внутри виноградины, это приводит к резонансу, усиливая излучение, начинается процесс ионизации калия и натрия, рождается плазма. Да, работает подобное и с другими сферическими предметами с достаточным содержанием воды и подходящего размера.
А что с яйцами? Есть несколько способов опасно забавляться с этим продуктом питания и микроволновкой. Самый «болезненный» — нагрев сваренного вкрутую яйца без скорлупы, которое затем необходимо ткнуть чем-то острым. В этом случае происходит взрыв еды, сопровождаемый резким звуком интенсивностью в диапазоне 86—133 децибела и «шрапнелью», собственно, из разгоряченного яйца. Важно то, что разогрев в СВЧ-печи «переживает» примерно треть вареных яиц — остальные дезинтегрируются еще внутри.
Как показывает практика, обычно в микроволновке взрываются именно сваренные вкрутую яйца. Однако и сырые могут устроить «погром» внутри СВЧ. Почему? Научно обоснованного ответа нет, существуют лишь предположения.
Вероятно, причина заключается в «карманах», которые образуются в вареном яйце и, в частности, в его желтке. В них, в свою очередь, остается жидкость — при нагреве она расширяется, что и приводит к взрыву вне зависимости от того, осталось яйцо в скорлупе или было его лишено. Возможно, речь в данном случае идет о перегретой жидкости, которая не переходит в состояние пара при температуре выше точки ее кипения — за счет, например, давления. Затем внутрь яйца проникает воздух, что и приводит к моментальному закипанию и, как следствие, взрыву. Либо причина в накопленном давлении.
Также существуют легенды о взрывающейся картошке. Найти достоверные доказательства нам не удалось, однако есть предположение, что при определенных условиях это возможно (например, молодая картошка с плотной кожурой, вероятно, способна и не на такое).
Как изменилась микроволновка за 70 лет
В этом году микроволновка празднует 70-летие: первая в мире СВЧ-печь появилась на свет в 1947 году. Мы выяснили, какой была самая первая модель и как они менялись все эти десятилетия, чтобы сегодня стать главным прибором на кухне.
СВЧ в человеческий рост
В 1947 году, через пару лет после якобы случайного изобретения этого устройства инженером и изобретателем Перси Спенсером, в США была сконструирована микроволновая печь высотой в человеческий рост (170 см) и весом 340 кг. Модель назвали Radarange: ведь ее выпускало военное предприятие Raytheon, производившее радары. Мощность устройства была около 3 кВт (для сравнения, у современных моделей — от 0,7 до 1,2 кВт, если без гриля), в процессе работы она раскочегаривалась так, что было предусмотрено жидкостное охлаждение с насосом и радиатором. Такие печи использовались в военных частях и госпиталях, а позже в гражданских учреждениях (размораживали и разогревали продукты), но не дома. И готовить в них никто не собирался — до поры, до времени. Подобные микроволновые печи стали выпускать и других странах, например, в Японии их производила компания Toshiba.
Первая модель для дома
Американская компания Tappan совместно все с тем же Raytheon в 1955 году выпускает более компактную микроволновку RL-1, её уже можно представить дома. Спрос, мягко говоря, невелик: в первый год выпустили всего 34 экземпляра. Страшно же и не понятно, что за военная штука такая, да и стоит 1295 долларов — по тем временам просто бешеные деньги. Модель выпускается до 1964 года, за все время производства увидели свет всего-навсего 1395 приборов. Из той же серии — модель
Tappan: может встраиваться
По следам RL-1 В 1961 году японская компания Sharp выпустила настольную микроволновую печь R-10 и в 1962 году наладила ее серийный выпуск. «Компания Sharp была уверена, что когда-нибудь микроволновые печи станут основной техникой в домах» — написано сейчас на сайте компании. Но до этого еще далеко, опыт американцев это показал, и домашние печки продаются плохо, а компания Sharp сосредотачивается на производстве микроволновых печей для промышленных нужд и общественных заведений.
Налетай — подешевело! Какой была популярная модель за 400 долларов?
1965 год: под торговой маркой Amana, купленной Raytheon, выпускается очень компактная микроволновка, уже действительно похожая на современные. С этой и других моделей Amana, а также микроволновок американской компании Litton Industries начинается продвижение СВЧ-печей как приборов, в которых можно готовить, а не только разогревать. Модели середины 60-х обзаводятся двумя таймерами: верхним на 5 минут и нижним на 25. Такова Amana RR-1 1967 года. В следующем годы микроволновка этой же марки обзаводится кнопкой «Стоп» — раньше остановить печь можно было, только открыв дверцу.
Поворотный столик
Интересно, что сейчас от него отказываются, и самые продвинутые микроволновки — как раз те, в которых его нет. В них микроволны распределяются равномерно, следовательно, во вращающемся столике нет необходимости. Но в 1966 году поворотный столик, придуманный инженерами все той же Sharp был прорывом, позволившим добиваться максимально возможной на тот момент равномерности приготовления, размораживания, разогрева.
Первая микроволновка с микропроцессорным управлением
Снова японцы, снова Sharp, год 1979. Что значит микропроцессорное управление для микроволновой печи? Прежде всего, наличие автоматических программ и возможности регулировки мощности. Считается, что эта же компания впервые «вывела» свою микроволновку в Интернет — и не пять-десять лет назад, а в 1999 году.
Sharp — начало 90-х
Двухтысячные: время инноваций и фишек
Компания Panasonic, а за ней и все ведущие мировые производители, начинают выпуск инверторных микроволновых печей. Главное отличие в том, что мощность устанавливается на произвольном уровне. «Обычные» печи мощностью, скажем, 1000 Вт, чтобы греть на 500 Вт включают и выключают магнетрон на равные промежутки времени. Для прочих режимов просто меняется соотношение периодов «активности» и «отдыха», но всегда часть времени пища облучается максимальной мощностью. Инверторная печь способна выдавать настоящие 500 Вт. Или 300 Вт. Или сколько угодно ещё. Это позволяет микроволнам прогревать продукты максимально равномерно, а размораживать бережно.
А ещё уделяется огромное внимание дизайну: появляются красивые необычные микроволновки в стилях ретро и хай-тек.
Кто изобрел первую микроволновую печь
Считается, что СВЧ-печь создана для разогрева готовой еды и размораживания продуктов. С одной стороны так и есть: самая первая микроволновка использовалась для разморозки. Но если взглянуть под другим углом, мы увидим универсальный прибор, который может полностью заменить духовку и поможет приготовить неповторимые блюда.
В статье мы выясним, кто и когда изобрел микроволновую печь, разрушим несколько мифов о вреде ее использования.
Кто придумал первую СВЧ-печку
Сейчас нам известны два варианта создания микроволновой печи. Первая версия родом из времен Второй мировой войны. Для ускорения процесса готовки, опасного на фронте, в Германии была изобретена первая СВЧ-печь. Позже разработки и исследования попали в руки других крупных стран, в число которых входил СССР. Но прямых доказательств немецкого происхождения техники нет, это не более чем теория.
Более популярная и правдоподобная версия — создание прибора известным американским инженером Перси Спенсером. Во время исследований изобретатель заметил, что волны, находящиеся на определенной частоте, способны выделять тепло. После чего Спенсером было доказано влияние магнетрона на продукты. 8 октября 1945 г. создатель официально запатентовал свое изобретение.
Однако первая микроволновая печь была выпущена лишь спустя 2 года после получения патента и использовалась исключительно военными для размораживания продуктов.
Мифы и споры ученых
Долгие годы вокруг микроволновки велись споры. Ученые разделились на два лагеря: одни утверждали, что воздействие микроволн на продукты может вызывать аллергию и даже онкологические заболевания. Другие опровергали заявления коллег и уверяли: СВЧ полностью безопасны для человеческого организма.
Облучение
Даже самая недорогая техника не угрожает здоровью, если не стоять рядом по 8 часов в сутки на расстоянии одного метра. В других случаях никакого воздействия на организм вы не получите.
Для примера сравним микроволновку с обычным Wi-Fi роутером. Излучение исправной СВЧ-печи во время работы меньше, чем у обычного роутера во время передачи данных. Если вы беспокоитесь о своем здоровье, не рекомендуем вам спать рядом с модемом.
Микроволны меняют структуру пищи
Работа микроволн заключается в ускорении молекул продуктов для самонагрева и никакого вреда или изменения структуры на молекулярном уровне нет. Максимум, что может произойти, — подгорание пищи, если вы забудете вовремя выключить печь. Чтобы этого избежать, современные модели оснащаются таймерами и функцией автоматического отключения.
Дешевые микроволновки опасны
Еще один миф, который создан для перенаправления покупателей к фирменной продукции. Разумеется, более дорогие модели будут отличаться функционалом и качеством, но принцип работы везде одинаковый. Фирменная техника более энергоэффективна и имеет дополнительную гарантию. Малоизвестные бренды нередко пренебрегают безопасностью и получают сертификаты качества в нелегальных или полулегальных фирмах.
Заметим, что срок службы дорогой и бюджетной техники практически одинаковый — от 3 до 5 лет.
СВЧ-печи влияют на уровень сигнала роутера
И это правда. Неудивительно, ведь техника работает на той же частоте, что и модем. В режиме работы магнитное поле печи может сильно искажать сигнал, при этом компьютер или смартфон не выявит ошибки и просто оповестит об отсутствии сети. Это правило действует только в том случае, если ваше устройство находится в метре от прибора.
Как изменилась микроволновка
Большинство покупателей не обращали внимания на устрашающие публикации и активно скупали сенсационную технику. Но во времена своего «рождения» печи выглядели не так, как мы можем представить. Рассмотрим несколько этапов, через которые прошла микроволновка до уровня современных аналогов.
- Первые модели весили больше 1,5 тонн, передвигать их без посторонней помощи не представлялось возможным. Кроме того, в высоту они были как современные холодильники — 180 см. Стоила такая микроволновка 1000 долларов, позволить себе покупку могли только очень состоятельные люди.
- Первая модель сошла с конвейера в 1947 году, но масштабная реализация бытовых печей началась только в 1962.
- В 1962 появилась всем известная вращающаяся тарелка.
- В 1979 была разработана и выпущена первая печь с микропроцессором.
- В конце 90-х микроволновкой управлял микрокомпьютер, а также появились привычные нам функции: конвекция и гриль.
Факт! Первым серийным производителем микроволновок стала всемирно известная компания Sharp.
Инновации и новые технологии
В начале 2000-х фирма Panasonic наладила производство инверторных печей. Отличие моделей было в том, что мощность устанавливалась в произвольном порядке. Кроме того, пища прогревалась быстро и равномерно. Panasonic, а также другие производители начали уделять больше внимания дизайну, на полках появлялись новые модели в стиле ретро и хай-тек.
Микроволновки в СССР — правда или вымысел
В СССР действительно были СВЧ-печи, которые начали выпускаться в конце 70-х годов. В каком именно году было начато серийное производство, сказать сложно. Но есть сведения о том, что уже в 1978 году печи передавали сверхвысокочастотный «привет» с московского завода «Плутон». На Южном машиностроительном заводе активно выпускались модели «Днепрянка» и «Мрия». Что касается дизайна, то стоит отметить привычную советскую лаконичность.
Неудивительно, что подобную технику купить было сложно, мешала высокая цена и скромный объем — всего пару тысяч в год на весь СССР.
Надежно или нет
Микроволновка давно стала первым помощником на кухне, она прослужит верой и правдой, если соблюдать несколько простых правил. Никакие излучения вам не грозят, вред здоровью печь не принесет. Бережный уход позволит сохранить технику, которая пришла из далекого прошлого и преобразовалась в мощный, стильный и современный прибор.
- Включать печь, если дверца открыта.
- Запускать устройство «вхолостую», иначе оно может выйти из строя.
- Использовать металлическую, тонкую стеклянную и фарфоровую посуду.
- Использовать масло для готовки.
- Разогревать и варить яйца, если не хотите эффектного взрыва.
- Подогревать продукты в банках и бутылках (консервы, детское питание).
- Использовать прибор для сушки чего-либо.
История происхождения и выпуска первых СВЧ-печек никогда не была тайной. Факты и новости публиковались в газетах еще в 40-х годах. Часть информации была утеряна, о многих моделях мы даже не слышали, а дизайн и функциональность техники давно изменились. Но одна вещь остается прежней — все тот же принцип работы, который подарил микроволновкам большую популярность.
Источник https://tech.onliner.by/2022/05/06/kak-pridumali-mikrovolnovku
Источник https://www.ferra.ru/review/byt/microwave-oven-70-years.htm
Источник https://cosmo-frost.ru/svch/kto-izobrel-pervuyu-mikrovolnovuyu-pech/
