Френски изследователи анализират процеса, при който се правят пуканки с високоскоростни изображения. Въпреки че може да изглежда тривиално, за първи път е известно явление, включващо термодинамични, биомеханични и акустични процеси, в детайли.

физиката

Публикувано на 11.02.2015 г. 12:56 ч. Актуализирано

Взимаме пакет царевица, слагаме го в микровълновата фурна, изчакваме малко и след няколко секунди пуканките започват да изскачат вътре с характерното си шипене. Въпреки че може да изглежда невероятно, няма подробни работи по този ежедневен процес и всичко, което е проучено досега, са практически въпроси, представляващи интерес за производителите на хранителни продукти (като количеството влага че всяко зърно трябва да има или оптималната формаa, така че да станат пуканки). Но какво се случва през тези стотни от секундата, когато царевицата се надуе и отвори, скочи с няколко сантиметра и излъчи своя безпогрешен „поп“?

Когато процесът на промени приключи, за този кратък интервал от време царевицата е претърпяла удивителна трансформация, внезапно е удвоила размера си, променила е цвета си и е станала маса осем пъти по-малко плътна. Френски изследователи Александър Пономаренко и Емануел Вирот Те имаха средствата и интереса да разберат какво точно се случва през тези десети от секундата и тази седмица разкриват тайната на страниците на Journal of the Royal Society Interface. „Феноменът“, казват те, „съдържа интересни аспекти от различни области на физиката, от термодинамиката до биомеханиката и акустиката.".

За да го разберат по-добре, първата точка, която те разглеждат в работата си, е критичната температура. Използвайки опаковки от „пуканки“ от добре познат супермаркет, учените провериха, че когато са поставени в микровълновата фурна и при последователни тестове, само 34% от зърната са скочили до 170 ° C (17 от 50) и че 96 % е направено при достигане на 180 ° C (48 от 50) което поставя точката, в която трансформацията настъпва при тази температура.

Второ, физиците се заеха с проблема със скачането на пуканките. Досега някои изследвания предполагат, че появата на водна пара може да има някаква роля в изместването на пуканките, когато се излюпи (вариращи от няколко милиметра до няколко сантиметра), но това, което учените видяха - благодарение на 2900 изображения в секунда Това, което улавя високоскоростната камера - е, че когато се надуе (процес, подобен на този на хляб, който расте във фурната), една от нередностите прави хартията на крака и изтласква пуканките нагоре сякаш е скок на височина. Всъщност учените го сравняват с други механични скокове, които позволяват на някои гъби и растения да разпръснат спорите и семената си на големи разстояния.

Накрая Пономаренко и Вирот изследваха произхода на характерния звук на малкото гълъбче.. Произходът може да е в счупването на царевичната капсула, в сблъсъка й с основата преди скок или излизането на водна пара под налягане вътре в нея. Чрез синхронизиране на микрофоните с високо прецизните изображения, графиките показват, че произходът е в парата, изхвърлена в критичния момент.или механизъм, подобен на отпушване на бутилка шампанско.

Така и накратко, за няколко десети от секундата в нашата микровълнова печка се случва впечатляваща поредица от събития. Когато царевицата се повиши над 100 ° C, съдържащата се в нея вода достига точката на кипене, но има термодинамично равновесие с налягането на парите като това, което се получава в тенджера под налягане. Когато се достигне критичната температура (180 С), капсулата се счупва и царевичното нишесте се разширява адиабатно. с различни форми. В много случаи една от неправилните форми действа като крак, който задвижва пуканките и в този момент парата вътре произвежда вълшебен поп което ни кани да изключим фурната и да започнем да ядем. Не е ли невероятно?

Справка: Пуканки: критична температура, скок и звук (Journal of the Royal Society Interface) DOI: 10.1098/rsif.2014.