Det är tidigt på morgonen och din svaga ögon uppmärksamhet har vänt sig till en hjälp av omedelbar havremjöl. Du lägger skålen i mikrovågsugn, trycker på startknappen och plötsligt får panik när en mini-fyrverkeriprestanda går av i ditt kök. Skeden - du glömde skeden i skålen!
Medan filmer kan ha dig att tro att detta elektriska scenario kan leda till en eldig explosion, är sanningen att det inte nödvändigtvis är farligt att placera en sked i mikrovågsugnen. Men varför alstrar exakt metall gnistor när de utsätts för ett av underverkens teknik i mitten av 1900-talet?
För att svara på det måste vi först förstå hur en mikrovågsugn fungerar. Den lilla ugnen förlitar sig på en enhet som kallas en magnetron, ett vakuumrör genom vilket ett magnetfält får flyta. Enheten snurrar elektroner runt och producerar elektromagnetiska vågor med en frekvens av 2,5 gigahertz (eller 2,5 miljarder gånger per sekund), berättade Aaron Slepkov, en fysiker vid Trent University i Ontario, till Live Science.
För varje material finns det speciella frekvenser där det absorberar ljus särskilt bra, tillade han, och 2,5 gigahertz råkar vara denna frekvens för vatten. Eftersom de flesta saker vi äter är fyllda med vatten, kommer dessa livsmedel att absorbera energi från mikrovågorna och värmas upp.
Intressant nog är 2,5 gigahertz inte den mest effektiva frekvensen för att värma vatten, sa Slepkov. Det beror på att företaget som uppfann mikrovågsugnen, Raytheon, märkte att de mycket effektiva frekvenserna var för bra på jobbet, konstaterade han. Vattenmolekyler i det översta skiktet av något som soppa skulle absorbera all värme, så bara de första miljonstundarna av en tum kokade och lämnade vattnet under sten kallt.
Nu, om den gnistrande metallen. När mikrovågor interagerar med ett metalliskt material, blir elektronerna på materialets yta slingrade runt, förklarade Slepkov. Detta orsakar inga problem om metallen är slät överallt. Men där det finns en kant, som vid en gaffel, kan laddningarna staplas upp och resultera i en hög spänningskoncentration.
"Om den är tillräckligt hög, kan den riva en elektron av en molekyl i luften," skapa en gnista och en joniserad (eller laddad) molekyl, sa Slepkov.
Joniserade partiklar absorberar mikrovågor ännu starkare än vatten gör, så när en gnista dyker upp kommer fler mikrovågor att sugas in, jonisera ännu fler molekyler så att gnistan växer som en eldkula, sade han.
Vanligtvis kan en sådan händelse endast inträffa i ett metallföremål med grova kanter. Det är därför "om du tar aluminiumfolie och lägger den i en plan cirkel kan det kanske inte gnista alls", sa Slepkov. "Men om du kramar den i en boll, kommer den att gnista snabbt."
Medan dessa gnistor har potential att orsaka skada på mikrovågsugnen, bör all mat vara perfekt att äta efteråt (bara om du verkligen glömde den skeden i havregryn), enligt en artikel från Mental Floss.
Brännande druvor
Metaller är inte de enda föremål som kan generera en ljusshow i en mikrovågsugn. Virala internetvideor har också visat halverade druvor som producerar spektakulära gnistor av plasma, en gas av laddade partiklar.
Olika sleuths hade letat efter en förklaring, vilket tyder på att det hade att göra med en uppbyggnad av elektrisk laddning som i en metall. Men Slepkov och hans kollegor genomförde vetenskapliga tester för att komma till botten av fenomenet.
"Det vi hittade var mycket mer komplicerat och intressant," sade han.
Genom att fylla hydrogelkulor - en superabsorberande polymer som används i engångsblöjor - med vatten, fick forskarna veta att geometri var den viktigaste faktorn för att alstra gnistor i druvliknande föremål. Druva-storlek sfärer råkade precis vara särskilt utmärkta koncentratorer av mikrovågor, sade Slepkov.
Druvornas storlek fick mikrovågsstrålningen att samlas in i de små frukterna, vilket så småningom resulterade i tillräckligt med energi för att riva en elektron från natrium eller kalium inuti druvan, tillade han och skapade en gnista som växte till en plasma.
Teamet upprepade experimentet med vaktelägg - som har ungefär samma storlek som druvor - först med deras naturliga, äggula inredning och sedan med vätskan dränerad ut. De goofyllda äggen genererade hotspots, medan de tomma inte gjorde det, vilket indikerade att efterliknande av det metallgnistande skådespelet krävde en vattnig, druvstorlek.
