포도송이가 전자레인지에 돌리면 스파크가 발생하는 이유가 무엇인가요?
포도송이를 전자레인지에 돌리면 스파크라는 신기한 현상이 발생한다고 하던데요.
왜 포도송이에서 이러한 스파크 현상이 발생하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
스파크라기 보다는 수분이 없는 부분이 잔자파에 튀는 현상입니다. 수분이 남아있으면 수분이 가열되지만, 수분이 없으면 조각조각 튀게 됩니다.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 플라스마는 물질이 전자와 이온으로 분리된 제4의 물질상태를 말합니다. 포도알에서 나타난 플라스마는 포도알의 수분과 표면을 이루고 있던 나트륨, 칼륨 분자들이 전자와 이온으로 분리되며 바깥으로 퍼져나가 일반 기체와 만나서 생긴 불꽃입니다. 전자레인지에서 나온 마이크로파 파장의 길이는 약 12cm입니다. 그러나 대부분이 수분으로 이루어진 포도알을 통과할 때 마이크로파는 1.2cm로 짧아집니다. 진공에서 마이크로파 속력 대비 물에서의 마이크로파의 속력인 약 10배 차이 나기 때문입니다. 포도알을 지나가는 마이크로파가 포도알의 크기와 거의 비슷해진 것입니다. 이때 마이크로파는 포도알의 곡면에서 부딪혀 빠져나가지 못하고 결국 에너지가 중앙으로 집중됩니다. 반으로 잘려있다면 서로 연결된 그 지점으로, 또는 포도알 두 개가 서로 맞닿아 있다면 맞닿은 부분에 집중돼 스파크를 일으킵니다. 이처럼 마이크로파 대역에서 매질의 형태에 따라 일어나는 공명 현상을 형태 의존 공명(MDR)이라 합니다. 결론적으로 포도알의 크기와 둥근 곡면. 그리고 수분의 함량이 전자레인지에서 나오는 마이크로파와 상호작용하여 핫스팟에 모이면 플라스마를 만들어 냅니다.
출처 : 과학기술정보통신부 블로그 - 포도를 전자렌인지에 돌리면? 플라스마가 생긴다!
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
포도송이를 전자렌지에 돌리면 불꽃이 발생합니다. 포도에서 발생하는 불꽃의 정체는 바로 물질의 네 번째 상태 ‘플라즈마’입니다. 고체-액체-기체, 물질의 3가지 상태에서 더 강한 에너지를 가해주었을 때 원자에서 전자가 떨어져 나가며 ‘플라즈마’ 상태가 되는데요. 기체가 플라즈마 상태로 변화하면서 불빛이 발생하는 것이죠.
포도 플라즈마는 포도알의 크기와 포도알이 함유한 70%의 수분, 이 두 조건이 만나 이뤄진 마술 같은 현상입니다. 우연의 일치일까요? 수분 70% 물질을 만난 마이크로파 파장 길이와 포도알의 지름은 1.2㎝ 정도로 거의 같습니다.
전자레인지 마이크로파의 파장 길이는 12㎝입니다. 하지만 파동은 통과하는 물질마다 다른 속도로 움직이는데요. 70% 정도의 수분을 함유한 포도알 안에서 마이크로파의 파장 길이는 1.2㎝정도로 약 10배 가까이 짧아집니다.
마이크로파가 1.2㎝ 크기의 포도알 안에 갇혀 이리저리 튕기면서 포도알을 안쪽부터 가열합니다. 마이크로파는 마이크로파가 포도알에서 계속 튕기기 때문에 포도알 중앙에 가장 쎈 전자기장이 형성돼요. 포도알 속 전해질을 충전한 후 포도 반쪽에서 다른 반쪽으로 흐르는데요. 포도는 전자파를 잡기에 적절한 굴절률과 크기를 갖고 있으며 이등분한 포도를 가까이 두면 이 사이에 에너지가 집중되는 핫스팟이 생깁니다.