Why can't you put metal in a microwave? - Aaron Slepkov

Translator: Mohammad Badsar Reviewer: Mahshid Moballegh Nasery

American engineer Percy Spencer developed World War II RADAR technology

مهندس آمریکایی، پرسی اسپنسر فناوری رادار در جنگ جهانی دوم را توسعه داد

that helped detect Nazi airplanes—

که به ردیابی هواپیماهای نازی کمک کرد -

but it would soon have other surprising applications.

اما خیلی زود کاربردهای شگفت‌انگیز دیگری پیدا کرد.

One day in 1945, Spencer was standing near a RADAR instrument

روزی در سال ۱۹۴۵، اسپنسر نزدیک یک ابزار رادار به نام مگنترون

called a magnetron,

ایستاده بود، دستگاهی

a device that produced high-intensity microwaves that could reflect off planes.

که امواج پرشدت مایکروویو را تولید می‌کرد که می‌توانست از هواپیماها بازتاب داده شود.

Suddenly, he noticed that the candy bar in his pocket had melted.

ناگهان، متوجه شد آب‌نباتی که در جیب داشت ذوب شده است.

He exposed other things to the magnetron and, sure enough,

او چیزهای دیگری را در معرض مگنترون قرار داد و با کمال اطمینان

popcorn kernels popped,

دانه‌های ذرت با صدا ترکیدند،

and an egg—well— exploded onto a colleague.

و خوب یک تخم مرغ روی همکارش پخش شد.

Soon after, the first microwave oven became available,

خیلی زود اولین اجاق مایکروویو در دسترس قرار گرفت،

operating using the very same technology.

که دقیقاً با همان فناوری کار می‌کند.

So, how does it work?

خوب چگونه کار می‌کند؟

All light energy travels in waves of oscillating electric and magnetic fields.

همه انرژی نور به شکل امواج نوسانگر میادین الکتریکی و مغناطیسی منتقل می‌شود.

These oscillations span a range of frequencies

این نوسانات محدوده‌ای از فرکانس‌ها را در بر می‌گیرد

comprising the electromagnetic spectrum.

که از طیف الکترومغناطیسی تشکیل شده است.

The higher the frequency, the more energetic.

هر چه فرکانس بالاتر، انرژی بیشتر.

Gamma rays and X-rays have the highest frequencies;

اشعه‌های گاما و ایکس بالاترین فرکانس؛

microwaves and radio waves, the lowest.

و امواج مایکروویو و رادیویی پایین‌ترین فرکانس را دارند.

Generally, light’s oscillating electric field exerts forces on charged particles,

به طور کلی، میدان نوسانگر الکتریکی بر ذرات باردار نیرو وارد می‌کند،

like the electrons in a molecule.

مثل الکترون‌های موجود در یک مولکول.

When light encounters polar molecules, like water,

هنگامی که نور با مولکول‌های قطبی مثل آب برخورد می‌کند،

it can make them rotate,

می‌تواند باعث چرخش مولکول‌ها شود،

as their positive and negative regions are pushed and pulled in different directions.

چون نواحی مثبت و منفی در جهت‌های مختلف فشرده و کشیده می‌شوند.

The frequency the light is traveling at

فرکانسی که نور با آن منتقل می‌شود

also determines how it interacts with matter.

همچنین نحوه برهم‌کنش آن با ماده را هم تعیین می‌کند.

Microwaves interact strongly with the water molecules found in most foods.

مایکروویو قویاً بر مولکول‌های آب موجود در بیشتر غذاها اثر می‌کند.

Essentially, they make the molecules jostle against each other,

اساساً موجب می‌شوند مولکول‌ها در مقابل یکدیگر جنبش کنند،

creating frictional heat.

و حرارت اصطکاکی ایجاد کنند.

Household microwave ovens are fitted with cavity magnetrons.

مایکروویوهای خانگی با مگنترون‌های حفره‌ای تجهیز می‌شوند.

When you activate a microwave oven,

وقتی یک اجاق مایکروویو را روشن می‌کنید،

a heated element within the magnetron ejects electrons,

یک المنت داغ‌شده درون مگنترون الکترون ساطع می‌کند،

and a strong magnet forces them to spiral outwards.

و یک نیروی آهنربای قوی آن‌ها را به شکل مارپیچ رو به بیرون در می‌آورد.

As they pass over the magnetron’s metallic cavities,

با عبور از حفره‌های فلزی مگنترون،

the electrons induce an oscillating charge,

الکترون‌ها یک بار نوسانی را القا می‌کنند،

generating a continuous stream of electromagnetic microwaves.

که یک جریان پیوسته از امواج الکترومغناطیسی مایکروویو تولید می‌کند.

A metal pipe directs the microwaves into the main food compartment,

یک لوله فلزی امواج مایکروویو را به محفظه اصلی غذا هدایت می‌کند،

where they bounce off the metal walls

که در آنجا از دیوارهای فلزی بازتاب

and penetrate a few centimeters into the food inside.

داده شده و چند سانتیمتر به درون غذا نفوذ می‌کنند.

When the microwaves encounter polar molecules in the food, like water,

هنگامی که امواج مایکروویو با مولکول‌های قطبی درون غذا مثل آب برخورد می‌کنند،

they make them vibrate at high frequencies.

آن‌ها را در فرکانس‌های بالا به نوسان وا می‌دارند.

This can have interesting effects depending on the food's composition.

بسته به محتویات غذا این پدیده اثرات جالبی می‌تواند داشته باشد.

Oil and sugar absorb fewer microwaves than water,

روغن و شکر امواج مایکروویو کمتری از آب جذب می‌کنند،

so if you microwave them alone, not much happens.

و اگر آن‌ها را به تنهایی تحت مایکروویو قراردهید اتفاق زیادی نمی‌افتد.

But when microwaves encounter a marshmallow,

اما وقتی یک مارشمالو تحت مایکروویو قرارگیرد،

they heat the moisture trapped within its gelatin-sugar matrix,

رطوبت گیرافتاده درون شبکه ژلاتینی شکر گرم می‌شود،

making the hot air expand and the marshmallow puff.

هوای داغ منبسط شده و مارشمالو پف می‌کند.

Butter is essentially a suspension of water droplets in fat.

کره اساساً یک سوسپانسیون از ذرات آب معلق در چربی است.

When microwaved, the water rapidly vaporizes,

هنگام مایکروویو شدن آب سریعاً تبخیر می‌شود

making the butter melt quickly— and sometimes, a bit violently.

و کره به سرعت ذوب می‌شود - و گاهی کمی خشونت‌آمیز.

So microwaves heat food molecules mechanically, through friction—

خوب امواج مایکروویو مولکول‌های غذا را به صورت مکانیکی یعنی اصطکاک گرم می‌کند -

but they don't alter them chemically.

اما آن‌ها را به صورت شیمیایی تغییر نمی‌دهد.

Soup heated in the microwave is molecularly indistinguishable

سوپ گرم شده درون مایکروویو به لحاظ مولکولی از سوپ

from soup heated using a stove or oven.

گرم شده روی یک اجاق یا اون معمولی قابل تشخیص نیست.

The term “microwave radiation” can be alarming.

عنوان «تابش مایکروویو» می‌تواند هشداردهنده باشد.

But in physics, radiation simply describes any transfer of energy across a gap.

اما در فیزیک، هر انتقال انرژی از میان یک فاصله را تابش می‌نامند.

High frequency, ionizing radiation may be harmful

تابش یونیزه‌گر فرکانس بالا ممکن است مضر باشد

because it can strip electrons from molecules, including DNA.

چون می‌تواند الکترون‌های مولکول‌ها شامل مولکول دی‌ان‌ای را بزداید.

However, microwaves aren’t energetic enough to alter chemical bonds.

به هر حال، مایکروویو آنقدر پرانرژی نیست که بتواند پیوندهای شیمیایی را تغییر دهد.

And microwave ovens are designed to prevent leakage—

و اجاق‌های مایکروویو به گونه‌ای طراحی می‌شوند که نشتی نداشته باشند -

for safety and efficiency’s sake.

به خاطر ایمنی و بازدهی بهتر.

Nonetheless, to totally limit exposure,

به هر حال، برای محدود کردن در معرض قرار گرفتن،

experts recommend simply standing a few feet away when a microwave oven is on.

متخصصان پیشنهاد می‌کنند هنگامی که دستگاه مایکروویو روشن است چند قدم دورتر بایستیم.

Microwaving metal is dangerous, though, right?

البته مایکروویو کردن فلز خطرناک است، درست است؟

Well, it depends.

خوب بستگی دارد.

Metals are conductors,

فلزات رسانا هستند،

meaning their electrons are loosely bound to their atoms

یعنی الکترون‌های فلزات ارتباط سستی با اتم‌ها دارند

and move freely in response to electric fields.

و در پاسخ به میدان‌های اکتریکی آزادانه حرکت می‌کنند.

Instead of absorbing microwave radiation,

به جای جذب تابش مایکروویو،

the metal’s electrons concentrate on the surface,

الکترون‌های فلز روی سطح تجمع می‌کنند،

leading to high voltages at sharp edges, corners, and small gaps.

و در لبه‌های تیز، گوشه‌ها و فواصل کوچک ولتاژهای بالا ایجاد می‌کنند.

This includes areas between the creases on a sheet of aluminum foil,

از قبیل فضاهای بین چین‌های یک ورق آلومینیومی،

the prongs of a fork,

نوک‌های یک چنگال،

or a metal object and the microwave oven’s metal walls.

یا یک جسم فلزی و دیوارهای فلزی دستگاه مایکروویو.

Sometimes, voltages get high enough to strip electrons

گاهی، ولتاژها به اندازه کافی افزایش می‌یابند تا مولکول‌های

from the surrounding air molecules.

هوای اطراف را از الکترون‌ها عاری سازند.

This electrically charged gas, or plasma, may then form lightning-like sparks

این گازهای باردار شده یا پلاسما ممکن است جرقه‌هایی به شکل صاعقه تشکیل دهند

and grow as it absorbs more microwaves.

و با جذب مایکروویو بیشتر رشد کنند.

Once the oven is turned off, the plasma dissipates.

با خاموش شدن دستگاه مایکروویو پلاسما از بین می‌رود.

But not all metal objects spark in the microwave—

اما همه اجسام فلزی در مایکروویو جرقه نمی‌زنند -

though they might make things cook a little unevenly.

اگر چه ممکن است مواد به صورت غیر یکنواخت پخته شوند.

In fact, a lot of microwavable packaging takes advantage of this,

در واقع، بسیاری از بسته‌بندی‌های با قابلیت مایکروویو از این پدیده سود می‌برند،

using a thin metal coating to crisp the food’s surface.

استفاده از یک روکش نازک فلزی برای ترد شدن سطح غذا.

And overall, as long as it doesn't approach the oven's walls,

و به طور کلی، تا زمانی که به دیواره‌های اجاق نزدیک نشوند،

leaving a metal spoon in a microwaving bowl of soup

جا گذاشتن یک قاشق فلزی در کاسه سوپ تحت مایکروویو

should be a pretty uneventful affair.

می‌بایست بی‌خطر باشد.

That’s just another neat benefit of cooking with RADAR.

این هم منفعت دیگری از پختن با رادار.