Микроволновка не греет еду изнутри. Волна гаснет через два сантиметра
Открываю любую статью про микроволновку в рунете и читаю одно и то же: «нагревает еду изнутри». Так написано в разборе мифов на Рамблере, так повторяют десятки кулинарных сайтов. Утверждение неверное, а нормального объяснения по-русски я почти не нашёл.
Логика ломается на первом шаге. Излучатель — магнетрон — стоит сбоку камеры, за перфорированной пластиной. Энергия не может оказаться в центре котлеты, не пройдя сначала через её край.
Что вообще прилетает в еду
Магнетрон выдаёт радиоволну частотой 2,45 гигагерца, длина волны — около 12 сантиметров. Та же полоса, что у Wi-Fi роутера, только мощность в тысячи раз выше.
Волна — это переменное электрическое поле, меняющее направление 2,45 миллиарда раз в секунду. Молекула воды несимметрична: с одной стороны кислород с избытком отрицательного заряда, с другой два водорода с положительным. Такую молекулу называют полярной — у неё есть плюсовой и минусовой конец, и поле её разворачивает.
Дальше просто. Поле дёргает молекулы туда-сюда, они трутся о соседей, трение даёт тепло. Инженеры называют это диэлектрическим нагревом. Никакой магии — то же, что тереть ладони друг о друга, только очень быстро.
Два сантиметра, и всё
Ключевая цифра — глубина проникновения. Это слой, на котором мощность волны падает примерно до трети от начальной. В измерениях диэлектрических свойств продуктов для воды при 25 градусах выходит около 1,8 сантиметра, для овощей, фруктов и мяса — обычно 1–2 сантиметра.
Глубже волна почти не идёт. Тепло рождается в слое толщиной в палец, а внутрь ползёт самым обычным способом — теплопроводностью, от горячего к холодному.
То есть микроволновка греет так же, как духовка: снаружи внутрь. Разница в том, что духовка сначала греет воздух, воздух греет поверхность, и лишь потом тепло идёт вглубь. Микроволновка первые два шага пропускает и выделяет тепло сразу в двухсантиметровом слое продукта. Отсюда скорость, а не «изнутри».
Деталь на будущее: глубина растёт с температурой. У воды при 50 градусах это уже 3,1 сантиметра, при 90 — 5,4.
Тогда почему пирожок обжигает начинкой
Вот контрпример, из-за которого миф и живёт. Достаёшь пирожок — корочка тёплая, повидло внутри как лава.
Сложились три вещи. Первая — сухая корочка. Как объясняют в разборе на Today I Found Out, сухая оболочка пропускает волну почти без поглощения: воды в ней мало, греться нечему. Волна проходит корку и садится на влажную начинку.
Вторая — теплоёмкость. Чтобы нагреть килограмм воды на градус, нужно около 4,2 килоджоуля, а для жира — примерно вдвое меньше. На одной энергии жирная или сахарная начинка нагреется вдвое сильнее, чем столько же воды.
Третья — пар. Внутри пирожка влага вскипает, пар не уходит через тесто и держит начинку у ста градусов. Поверхность в это время отдаёт тепло в воздух и остывает.
Волна всё равно шла снаружи внутрь, просто по дороге ей почти не во что было вложиться.
Холодные пятна и зачем крутится тарелка
Металлические стенки камеры отражают волну. Прямая и отражённая накладываются и дают стоячую волну — картину, где есть точки с сильным полем и точки, где поле почти нулевое.
Расстояние между соседними мёртвыми зонами — половина длины волны, около 6 сантиметров. Ровно масштаб тарелки, поэтому в одном месте суп кипит, а в пяти сантиметрах рядом остаётся холодным.
Поворотный стол волну не улучшает. Он протаскивает еду сквозь эту пятнистую картину, чтобы холодная точка не стояла на одном месте. В моделях без стола ту же работу делает вращающийся металлический рассеиватель под потолком.
Почему замороженное почти не греется
Лёд поглощает микроволны плохо, и причина красивая. В кристалле молекулы воды сцеплены водородными связями в жёсткую решётку и развернуться вслед за полем не могут. Нет вращения — нет трения, нет тепла.
Как только появляется первая жидкая плёнка, она поглощает в разы сильнее льда, перегревается и варится, пока рядом всё ещё лежит лёд. Отсюда пельмени, сваренные снаружи и ледяные в середине. Режим разморозки поэтому работает импульсами: даёт мощность короткими порциями и ждёт, пока теплопроводность растащит тепло по куску.
Сколько это в рублях
Посчитаю тарелку супа: 300 миллилитров, от двадцати градусов до семидесяти. По московскому тарифу для квартир с газовой плитой сейчас 8 рублей за киловатт-час, с 1 октября будет 8,90.
- Микроволновка: 2 минуты, из розетки около 1,2 кВт. Примерно 0,04 кВт·ч — около 30 копеек.
- Конфорка электроплиты: 5 минут на полутора киловаттах, плюс греется сама кастрюля и блин. Около 0,12 кВт·ч — примерно рубль.
- Духовка: разогрев плюс готовка, минут 25 на двух киловаттах. Около 0,8 кВт·ч — 6–7 рублей.
Разница в деньгах небольшая, рублей сорок в месяц при двух разогревах в день. Важнее принцип: в микроволновке энергия уходит почти только в еду, на плите вы попутно греете килограммовую кастрюлю, в духовке — ещё и весь воздух в шкафу. Программа Energy Star оценивает экономию на разогреве маленьких порций против духовки примерно в 80 процентов.
Честная оговорка: на большом объёме преимущество исчезает. Полный чайник дешевле вскипятить на плите — её КПД к посуде выше, а магнетрон теряет около половины энергии ещё на превращении электричества в волну. Микроволновка выигрывает именно на одной порции.
Что с этим делать на кухне
- Раскладывайте еду кольцом, а не горкой: середина тарелки — частая холодная зона.
- Куски толще четырёх сантиметров грейте на средней мощности дольше. Теплопроводности нужно время, и мощностью его не заменить.
- Накрывайте крышкой: пар выравнивает температуру лучше любой электроники.
- После сигнала дайте постоять минуту-две — тепло всё ещё идёт внутрь.
А у вас микроволновка что стабильно портит — с чем чаще всего достаёте ледяную середину?