冷蔵庫から出した冷たいご飯。
電子レンジに入れて、
ボタンを押します。
ピッ！
しばらく待って取り出すと……
アツアツ！
でも、よく考えると不思議ではありませんか？
電子レンジの中には、
炎がありません。
熱いフライパンもありません。
熱湯につけているわけでもありません。
それなのに、
なぜ食べ物は熱くなるのでしょうか？
そして、よく聞く説明があります。
「電子レンジは水の分子を振動させて温める」
これは完全な間違いではありません。
しかし実際の仕組みは、
もう少し面白いのです。
今日は毎日のように使っている電子レンジの中で、
一体何が起きているのかを、
できるだけ簡単に見ていきましょう。
電子レンジの中では「電波」が使われている
まず覚えてほしいことがあります。
電子レンジは、
火で食べ物を温めているわけではありません。
使っているのは、
マイクロ波
と呼ばれる電磁波です。
「電磁波」と聞くと難しそうですが、
光やラジオ波なども電磁波の仲間です。
家庭用電子レンジでは一般に、
約2.45GHz
の周波数のマイクロ波が使われています。
電子レンジの内部では、
マグネトロン
という部品がマイクロ波を発生させます。
そのマイクロ波が庫内に広がり、
食べ物に作用します。
つまり電子レンジは、
火ではなく、目に見えない電波を利用する調理器具
なのです。
では、マイクロ波が食べ物に当たると何が起きる？
ここからが面白いところです。
食べ物の中には、
水分が含まれています。
そして水分子には、
電気的にプラス寄りの部分とマイナス寄りの部分があります。
マイクロ波による電場の向きが高速で変化すると、
水分子などの極性を持つ分子は、その変化に応じて向きを変えようとします。
非常に速い変化が繰り返されるため、
食べ物の内部では分子の運動が活発になります。
その結果、
電磁波のエネルギーが熱へと変わっていきます。
[이미지 ② 넣어]
ここで大切なのは、
単純に
「水分子だけがブルブル震えて熱くなる」
と覚えてしまわないことです。
実際には水分だけでなく、食べ物に含まれるイオンなどもマイクロ波による加熱に関係します。
このような加熱は、
誘電加熱
と呼ばれます。
電子レンジは「内側から温める」は本当？
ここで、よく聞く言葉があります。
「電子レンジは食べ物を内側から温める」
本当にそうなのでしょうか？
実は、
少し注意が必要な表現です。
電子レンジのマイクロ波は食べ物の表面だけでなく、
ある程度内部まで入り込むことができます。
そのためフライパンのように、
表面からの熱伝導だけで温める方法とは違います。
しかし、
食べ物の中心だけを狙って、内側から外側へ温めているわけではありません。
マイクロ波が届く範囲でエネルギーが吸収され、
そこからさらに熱が伝わります。
食品の種類。
水分量。
厚さ。
形。
温度。
こうした条件によって温まり方は変わります。
だから、
外側は熱いのに中心が冷たい。
ある部分だけものすごく熱い。
ということも起こるのです。
なぜ温めムラができるの？
電子レンジで料理を温めたとき、
こんな経験はありませんか？
一口食べたら……
「冷たい！」
ところが別の場所を食べると……
「熱っ！」
同じ皿なのに、
なぜこんな差ができるのでしょう？
電子レンジの中ではマイクロ波が反射し、
波が重なり合います。
すると、
エネルギーが強くなりやすい場所と、
弱くなりやすい場所ができます。
さらに食べ物自体も均一ではありません。
水分の多い部分。
脂肪の多い部分。
厚い部分。
薄い部分。
それぞれ条件が違います。
そのため、
温まりやすい場所と温まりにくい場所
が生まれます。
そこで多くの電子レンジでは、
食品を回転させるターンテーブルなどを使って、
できるだけ同じ場所だけにマイクロ波が当たり続けないよう工夫しています。
ターンテーブルのない機種でも、内部で電波を分散させる別の仕組みが使われることがあります。
なぜ電子レンジのお皿も熱くなるの？
ここで新しい疑問です。
「電子レンジは食べ物を温めるなら、
どうしてお皿まで熱くなるの？」
電子レンジから料理を取り出したとき、
お皿が熱くて驚いた経験がある人もいるでしょう。
その理由の一つは、
熱くなった食べ物からお皿へ熱が伝わるから
です。
ただし容器の材質によっては、マイクロ波の影響で容器自体が温まりやすい場合もあります。
だから電子レンジでは、
電子レンジ対応と表示された容器を使うこと
が大切です。
見た目が普通のお皿だからといって、
何でも使ってよいわけではありません。
金属を入れてはいけないのはなぜ？
電子レンジでよく聞く注意があります。
「金属を入れないでください」
では、
なぜ金属は危険なのでしょう？
金属はマイクロ波を強く反射します。
特に、
アルミホイルの鋭い端。
金属製の装飾。
フォークのような形状。
こうした場所では電場が集中し、
火花や放電が起こることがあります。
これは電子レンジの故障や火災につながる可能性があります。
ただし電子レンジの機種や専用調理器具によっては、メーカーが指定した金属部品などを使用する場合もあります。
大切なのは、
自己判断で金属を入れないこと。
必ず電子レンジ本体や容器の説明書を確認しましょう。
なぜ電子レンジの扉には網がある？
電子レンジの扉をよく見てみてください。
ガラスの部分に、
細かい金属の網
が見えることがあります。
「中を見にくくするだけでは？」
と思うかもしれません。
実はこれにも重要な役割があります。
電子レンジで使われるマイクロ波の波長は、扉の金属網の穴よりずっと大きいため、マイクロ波は外へ出にくくなっています。
一方、
私たちが見る可視光は非常に短い波長なので、
網の穴を通って中を見ることができます。
つまりあの小さな網は、
中を見せながらマイクロ波を閉じ込める
という役割を持っているのです。
何気なく見ていた電子レンジの扉にも、
ちゃんと科学が隠れています。
空っぽの電子レンジを動かしてはいけないのはなぜ？
では、
食べ物を何も入れずに電子レンジを動かしたらどうなるのでしょう？
電子レンジから出たマイクロ波は、
本来、食品などに吸収されることを想定しています。
ところが庫内が空の場合、
エネルギーが十分に吸収されず反射し、
電子レンジ内部に負担をかける可能性があります。
そのため、
空の状態で電子レンジを運転するのは避けましょう。
もちろん機種によって構造は異なるため、
安全な使い方はメーカーの説明書に従うことが基本です。
電子レンジで「水だけ」を温めるときにも注意？
水をカップに入れて電子レンジで温める。
とても普通の使い方に見えます。
しかし条件によっては、
水が沸点近くまで温まっているのに、
見た目には激しく沸騰していない状態になることがあります。
これを一般に、
突沸
につながる危険として注意する必要があります。
カップを動かしたり、
何かを入れたりした瞬間に、
急激に沸騰することがあります。
そのため飲み物などを加熱するときは、
必要以上に長く加熱せず、
メーカーの説明や食品に適した加熱方法を守ることが大切です。
電子レンジは「食べ物だけ」を温めているわけではない
ここまで読むと、
最初の疑問の答えが見えてきます。
電子レンジは、
「食べ物を見つけて、そこだけを狙って温めている」
わけではありません。
庫内にマイクロ波を発生させ、
そのエネルギーを吸収しやすい物質が加熱されます。
水分を含む食品はマイクロ波の影響を受けやすいため、
私たちは食べ物が効率よく温まる様子を見ることができるのです。
つまり、
電子レンジは食べ物を「知っている」のではありません。
物質と電磁波の性質を利用している
のです。
【1分チャレンジ】
ここで問題です。
電子レンジが食べ物を温めるとき、
最も基本となる仕組みはどれでしょう？
① 小さな炎が庫内で燃えている
② マイクロ波のエネルギーが食品に吸収され、熱に変わる
③ 冷たい空気だけを外へ吸い出している
答えは……
② マイクロ波のエネルギーが食品に吸収され、熱に変わる
です。
電子レンジでは、
マイクロ波による変化に水分子などが応答し、
そのエネルギーが熱へ変わっていきます。
だから炎がなくても、
食べ物を温めることができるのです。
30秒で復習
今日覚えてほしいことは4つです。
① 電子レンジはマイクロ波という電磁波を利用する。
② マイクロ波のエネルギーが食品に吸収され、熱へ変わる。
③ 食品の形や水分量、電波の分布などによって温めムラが起こる。
④ 金属や不適切な容器を自己判断で入れず、説明書に従って安全に使う。
毎日何気なく押している、
電子レンジのスタートボタン。
その扉の向こうでは、
炎ではなく、
目に見えない電磁波と分子の世界
が働いているのです。
次回予告
飛行機はあんなに重いのに、なぜ空を飛べる？
大きな旅客機。
乗客。
荷物。
燃料。
全部合わせると、
とてつもない重さになります。
それなのに滑走路を走り始めると……
巨大な機体が空へ！
ここで疑問です。
あれほど重い飛行機を、一体何が持ち上げているのでしょうか？
「翼の上の空気が速いから飛ぶ」
という説明だけで、本当に十分なのでしょうか？
24편에서는、
飛行機 × 空気 × 物理
の不思議を見ていきます。
