منبع :
ایمنا اکبر قهاری در گفت‌وگو با خبرنگار ایمنا اظهار کرد: اصول عملکرد مایکروویو و تأثیر آن بر ساختارهای مولکولی غذا، به‌ویژه مولکول‌های آب، بحث جامع و عمیقی است، مایکروویو از طریق قطعه‌ای به نام مگنترون امواج الکترومغناطیسی را در محدوده ریزموج‌ها تولید می‌کند، این امواج با فرکانسی خاص تنظیم نشده‌اند، بلکه در طیفی گسترده، مولکول‌های قطبیده در مواد غذایی را به ارتعاش در می‌آورند. مولکول‌های آب یکی از مهم‌ترین مولکول‌های قطبیده در غذا هستند که می‌توانند انرژی این امواج را جذب کرده و از طریق فرایندهای دی‌الکتریک به انرژی حرارتی تبدیل کنند.
به گزارش سرویس اخبار علمی سایت شات ایکس و به نقل از ایمنا وی افزود: عملکرد اصلی مایکروویو به تحریک مولکول‌های آب برای چرخش و ارتعاش در پاسخ به میدان‌های الکتریکی متناوب بستگی دارد. میدان الکتریکی ناشی از ریزموج‌ها، مولکول‌های قطبیده آب را وادار می‌کند تا خود را هم‌سو با میدان تنظیم کنند. این فرایند چرخش و بازچرخش مولکول‌ها در پاسخ به تغییرات سریع میدان الکتریکی، منجر به برخوردهای مولکولی مکرر و تولید انرژی حرارتی می‌شود. به همین دلیل است که غذاهایی با محتوای آب بالا، همچون سبزیجات یا برنج به‌سرعت در مایکروویو گرم می‌شوند.
کارشناس فیزیک با اشاره به تفاوت‌های بنیادین رفتار آب در حالت مایع و جامد گفت: مولکول‌های آب در حالت مایع، به‌دلیل پیوندهای هیدروژنی کمتر محدودند و آزادی حرکت بیشتر، توانایی بیشتری در جذب و پاسخگویی به امواج مایکروویو دارند. مولکول‌ها در حالت مایع به راحتی با یکدیگر برخورد کرده و ارتعاشات ناشی از این برخوردها انرژی گرمایی ایجاد می‌کند که منجر به گرم شدن سریع‌تر مواد غذایی می‌شود. در مقابل، مولکول‌های آب در حالت جامد، به‌ویژه در یخ، به‌دلیل ساختار منظم شبکه‌ای و پیوندهای هیدروژنی قوی، بسیار محدودتر در چرخش و حرکت هستند. این محدودیت باعث می‌شود که مولکول‌های آب در یخ نتوانند به همان اندازه که در حالت مایع هستند، با ریزموج‌ها تعامل کنند و همین امر علت اصلی تأخیر در گرم شدن یخ نسبت به مواد غذایی مملو از آب است.
قهاری ادامه داد: یکی از دلایل کلیدی این تفاوت، قدرت پیوندهای هیدروژنی در یخ است. در حالت جامد، مولکول‌های آب با پیوندهای قوی به یکدیگر متصل می‌شوند که این پیوندها چرخش مولکولی را به شدت محدود می‌کنند. به همین دلیل، یخ در برابر امواج مایکروویو رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد و توانایی مولکول‌های آب در یخ برای جذب انرژی الکترومغناطیسی کمتر است. این به معنای آن است که برخلاف مولکول‌های آب در حالت مایع که به‌سرعت با امواج مایکروویو برهم‌کنش کرده و گرما تولید می‌کنند، یخ باید فرایندی طولانی‌تر و پیچیده‌تر را برای ذوب شدن طی کند.
وی به توضیح دقیق‌تری درباره عملکرد ریزموج‌ها و گرمایش دی‌الکتریک پرداخت و بیان کرد: امواج مایکروویو به واسطه‌ی ایجاد یک میدان الکتریکی متناوب، مولکول‌های قطبیده را تحت تأثیر قرار می‌دهند. هر مولکول آب که دارای قطب‌های مثبت و منفی است، تحت تأثیر این میدان به‌طور مداوم تغییر جهت می‌دهد و این تغییر جهت‌ها در نهایت به برخوردهای مولکولی منجر می‌شود. این برخوردها موجب تولید گرما در ماده می‌شود. به همین دلیل، غذاهای حاوی مقادیر زیادی آب یا چربی، که هر دو مولکول‌های قطبیده‌ای دارند، به‌سرعت در مایکروویو گرم می‌شوند.
کارشناس فیزیک تاکید کرد: رفتار یخ در برابر امواج مایکروویو به‌دلیل ساختار بلوری و پیوندهای هیدروژنی قوی آن، به‌طور چشمگیری متفاوت است. در حالت یخ، مولکول‌های آب در یک شبکه‌ی بلوری منظم قرار دارند و پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌ها موجب می‌شود که حرکت و چرخش مولکول‌ها بسیار محدود باشد. به همین دلیل، یخ قادر نیست به‌طور مؤثر انرژی ریزموج‌ها را جذب کند و فرایند تولید گرما در یخ به کندی رخ می‌دهد. ShotX.ir@2Ads_2
قهاری به تأثیر کم حرکت مولکولی در یخ بر گرمایش دی‌الکتریک پرداخت و گفت: از آنجا که چرخش مولکول‌ها در حالت جامد به شدت محدود است، یخ به‌طور طبیعی زمان بیشتری برای گرم شدن نیاز دارد. این امر به‌وضوح در بسیاری از تجربیات روزمره قابل مشاهده است. به‌عنوان مثال، زمانی که شما یک ظرف غذا را که شامل تکه‌های یخ است در مایکروویو قرار می‌دهید، غذاهای اطراف یخ، همچون سبزیجات یا برنج که حاوی آب مایع هستند، به‌سرعت گرم می‌شوند در حالی که تکه‌های یخ به‌ظاهر دست‌نخورده باقی می‌مانند. این پدیده ناشی از تفاوت‌های اساسی در نحوه برهم‌کنش مولکول‌های آب در حالت جامد و مایع با امواج مایکروویو است.
وی راهکاری علمی و عملی برای تسریع ذوب یخ در مایکروویو پیشنهاد داد و توضیح داد: اگر می‌خواهید یخ را سریع‌تر در مایکروویو ذوب کنید، بهترین راه این است که کمی آب مایع روی سطح یخ بریزید، مولکول‌های آب در حالت مایع به‌دلیل تحرک بیشتر، به‌سرعت انرژی امواج مایکروویو را جذب می‌کنند و گرمای تولید شده را به یخ منتقل می‌کنند. این کار فرایند ذوب یخ را تسریع می‌کند، زیرا مولکول‌های آب مایع قادر به ایجاد برخوردهای مولکولی بیشتری هستند که به افزایش دمای یخ منجر می‌شود.
کارشناس فیزیک با تأکید بر اهمیت درک علمی این پدیده‌ها گفت: رفتار مواد مختلف در برابر امواج مایکروویو به ساختار مولکولی و ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها بستگی دارد. موادی که مولکول‌های آن‌ها قادر به چرخش و حرکت آزادانه هستند، همچون آب مایع، به‌سرعت با امواج مایکروویو برهم‌کنش می‌کنند و گرمای بیشتری تولید می‌کنند. اما موادی که در آن‌ها مولکول‌ها به‌دلیل پیوندهای قوی و ساختار جامد محدود شده‌اند، همچون یخ، نیاز به زمان بیشتری برای گرم شدن و ذوب شدن دارند. این تفاوت‌ها به وضوح نشان می‌دهد که علم فیزیک مولکولی چطور می‌تواند رفتارهای روزمره را درک و تبیین کند. ShotX.ir@3Ads_3