Dlaczego mikrofala grzeje talerz, nie jedzenie? Odpowiada fizyk

Nie ma chyba bardziej frustrującej rzeczy w kuchni, jak podgrzewanie jedzenia w mikrofali. Nie zliczę, ile razy wyjmowałem gorący talerz tylko po to, by przekonać się, że jedzenie jest dalej zimne. Dlaczego tak się dzieje? Jakie mroczne siły za tym stoją? Postanowiłem zapytać o to kogoś mądrzejszego od siebie. Na moją odezwę odpowiedział Jacek Błoniarz-Łuczak z Laboratorium Fizycznego Centrum Nauki Kopernik.

1. Dlaczego talerze są gorące, a jedzenie często zimne?
Załóżmy, że ilość pochłoniętej przez kotlet schabowy i talerz energii, którą wytworzyła mikrofala przy grzaniu, jest taka sama. Okazuje się, że kotlet jest zimny, a talerz ciepły. Wynika to z tego, że kotlet i talerz mają inne ciepło właściwie. To cecha, która mówi, jak dużo energii należy dostarczyć 1 kg podgrzewanej rzeczy, żeby zwiększyć temperaturę o 1 stopień Celsjusza.

Jeśli kotlet ma duże ciepło właściwe, a talerz małe, to mimo że dostarczyliśmy taką samą ilość energii do jednego i do drugiego, kotlet będzie miał niższą temperaturę niż talerz. Dodatkowo sytuacja komplikuje się jeszcze bardziej, bo kotlet i talerz mogą w różnym tempie pochłaniać energię emitowaną przez mikrofalówkę.

Kotlet szybciej pochłania tę energię niż talerz, bo zawiera w sobie dużo wody, a woda właśnie bardzo dobrze pochłania energię mikrofal. Ale można wyobrazić sobie żywność, w której jest stosunkowo mało wody plus ma ona duże ciepło właściwe. Taka żywność będzie się słabo nagrzewała i może okazać się, że talerz nagrzeje się mocniej.

Istnieje również pewien specyficzny powód, dla którego spośród dwóch obiektów umieszczonych w mikrofalówce, jeden się nagrzeje, a inny, stojący tuż obok, nie. W mikrofalówce bowiem powstaje fala elektromagnetyczna stojąca.
Długo by tłumaczyć, na czym to polega i jak to się dzieje, ale lepiej zobaczyć film pokazujący falę stojącą:

Na filmie widać, że są miejsca, w których fala stojąca ma dużą amplitudę (tzw. strzałki) oraz miejsca, gdzie ta amplituda jest mała (tzw. węzły). Jeśli położymy jedzenie w miejscu, gdzie akurat występuje węzeł fali mikrofalowej, to energia z promieniowania elektromagnetycznego nie będzie właściwie pochłaniana. Po prostu cząsteczki nie będą czuły żadnej wibracji pola elektromagnetycznego, nie odczują żadnej fali i nie będzie przekazu energii z pola do cząsteczek, zgodnie z powiedzeniem, że „z pustego nawet Salomon nie naleje”.

Obok może znajdować się węzeł i jedzenie w tym miejscu może grzać się bardzo. Aby uchronić nas przed takim nierównomiernym nagrzewaniem się jedzenia, producenci już od wielu lat stosują w mikrofalówkach obrotowe stoliki.

Oczywiście. Główne cechy materiałowe, które wpływają na to jak, dobrze coś się podgrzewa w mikrofalówce to:
1) Jak silna jest absorpcja promieniowania mikrofalowego dla danego materiału. Przykładowo, woda ma bardzo dużą absorpcję, większą niż ceramika talerza.
2) Jak duże jest ciepło właściwe substancji.
3) Jakie jest przewodnictwo cieplne danego materiału.

Talerza metalowego w ogóle nie powinno się umieszczać w mikrofalówce, gdyż metal ma ogromną koncentrację swobodnych nośników ładunku (elektronów), które mocno pochłaniają energię mikrofal i bardzo podgrzewają talerz. To może doprowadzić do iskrzenia czy pożaru wewnątrz urządzenia.

Suche potrawy trudniej podgrzać niż wilgotne, bo to właśnie woda odpowiada za dużą absorpcję energii promieniowania mikrofalowego, a co za tym idzie – podgrzewanie. Oczywiście jeśli wody jest zbyt dużo, to niedobrze, bo woda ma duże ciepło właściwe, więc należy dostarczyć dużą ilość energii, aby podgrzać 1 kg wody o 1 stopień Celsjusza. Najlepiej grzać lekko wilgotne jedzenie.