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為什麼微波爐加熱總是不均勻?—《解事者》

天下文化_96
・2016/11/29 ・1098字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 399 ・三年級
生活中常見的微波爐能快速加熱食物的秘密是什麼?圖/Jorge Sanz@flickr, CC-by2.0
生活中常見的微波爐能快速加熱食物的秘密是什麼?圖/Jorge Sanz@flickr, CC-by2.0

加熱食物的無線電箱子:微波爐

這種箱子用一種無線電波加熱食物。無線電波讓東西裡面很小很小的水滴搖動,愈搖愈快。當東西裡的很多小水滴都搖得很快, 東西就變熱了。如果讓很強的無線電波穿過水,水會變熱。 有了加熱食物的無線電箱子,你就可以買冷凍食品,在冰箱冰很久,要吃的時候,再用箱子加熱,把冰熔化。這對沒有時間煮飯的人很方便。你也可以用無線電箱子加熱新鮮的食物(例如魚) 做成各種菜,就跟用廚房其他加熱工具做菜一樣。不過用這種箱子做菜沒那麼簡單,尤其是煮肉時要小心一點。

無線電波

這種無線電箱子使用的電波,波長跟家裡電腦的無線網路「熱點」一樣。其實不同種類的無線電機器使用的電波波長都不一樣,但這兩種卻用完全一樣的波長,這是有原因的。 就在加熱食物的無線電箱子愈來愈普遍的時候,用無線電傳送資料的設備也開始變多。由於當時家家戶戶都已經在使用這種無線電箱子,各國決定把箱子用的波長(大約是手掌寬)開放,讓每個人都可以用。於是制定無線網路的人就用了這個波長,因為這是大家都能在家使用的少數波長。 如今全世界電腦傳送資料使用的波長,跟加熱食物的無線電箱子一樣。這不會有問題,除非你的無線電箱子有破洞,那你在加熱食物時,電腦上的影片可能就停了。

為什麼變熱的食物裡面還有冰?

無線電箱子很會把水加熱,對冰卻不大行。箱子可以加熱冰,但是要花很久的時間。 當你把冷凍食品放進無線電箱子加熱,過一會兒後, 有一部分開始變成水。因為無線電箱子很會把水加熱,這些水很快就變得更熱,甚至在冰還沒完全融化之前,這些水就變成水蒸氣了。 要避免這種情形,你可以把無線電箱子的強度調小一 點,這樣加熱過程中會有很多次暫停,因此有多一點時間讓熱傳送到其他部位,就不會有些地方特別燙了。

  • 從上文知道微波爐是靠著無線電波讓水滴搖動、使得食物被加熱,但你曾想過微波爐中的無線電波的分布狀況嗎?
加熱食物的無線電箱子:微波爐

解事者

本文摘自《解事者:複雜的事物我簡單說明白》,天下文化出版。本書獲選為泛科學 2016 年 11 月選書。


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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。


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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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