لماذا يغلي الماء دون فقاعات في الميكروويف؟

كلنا نعرف المشهد: تبدأ الفقاعات الصغيرة في الظهور بقاع الإناء على الموقد، ثم تكبر وتصعد إلى السطح معلنةً أن الماء قد وصل إلى درجة الغليان. لكن عند تسخين الماء في الميكروويف، غالبًا ما يغيب هذا المشهد تمامًا. فما هو السر وراء هذا الاختلاف؟

الجواب لا يكمن في الماء نفسه، بل في طريقة تسخينه.

ضريبة الطاقة لتكوين الفقاعة

لكي تتشكل فقاعة، يجب على الماء أن يتغلب على قوة تسمى 'قوة شد السطح'، وهي القوة التي تجعل جزيئات الماء متماسكة.

تخيل أن كل فقاعة تحتاج إلى دفع 'ضريبة طاقة' لتتغلب على هذه القوة وتعلن عن وجودها.

هنا يأتي دور 'نقاط البداية' (Nucleation Points). هذه النقاط هي بمثابة ملاذات آمنة تساعد الفقاعات على التكون بسهولة أكبر وبـ'ضريبة طاقة' أقل.

هذه النقاط يمكن أن تكون:

– خدوشًا دقيقة غير مرئية في قاع الإناء.

– شوائب صغيرة جدًا في الماء.

– جيوب هواء مجهرية.

عندما تسخن الماء على الموقد، يتم التسخين من الأسفل إلى الأعلى. يصبح قاع الإناء هو الأكثر سخونة، وهو المكان الذي توجد فيه معظم 'نقاط البداية'.

هذا المزيج من الحرارة المركزة ونقاط البداية يجعل من السهل جدًا على الفقاعات أن تتكون وتنمو.

خطر الميكروويف الصامت

في الميكروويف، الوضع مختلف تمامًا. فموجات الميكروويف تسخن كل جزيئات الماء في الكوب بشكل متساوٍ وسريع جدًا.

وبالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون أكواب الميكروويف (الزجاج أو السيراميك) ملساء جدًا، مما يعني وجود عدد قليل جدًا من 'نقاط البداية'.

النتيجة؟ لا تجد الفقاعات مكانًا سهلًا لتبدأ منه. ويستمر الماء في امتصاص الطاقة وترتفع درجة حرارته أعلى من 100 درجة مئوية (212 فهرنهايت) دون أن يغلي.

تُعرف هذه الظاهرة الخطيرة باسم 'التسخين الفائق' (Superheating).

يصبح الماء في هذه الحالة مثل قنبلة طاقة موقوتة. وبمجرد إزعاج هذا الماء شديد السخونة – عبر تحريك الكوب، أو إضافة كيس شاي، أو ملعقة سكر – فإنه ينفجر فجأة في غليان عنيف، مطلقًا فقاعة بخار هائلة يمكن أن تسبب حروقًا خطيرة.

ماذا يقول الخبراء؟

هذه الظاهرة مدروسة جيدًا من قبل خبراء ديناميكا الموائع.

يوضح جوناثان بوريكو، خبير ديناميكا الموائع في جامعة فيرجينيا تك، أن درجة الغليان تعني أن جزيئات الماء تفضل أن تكون بخارًا على أن تكون سائلًا.

ويضيف: 'لكن لغليان الماء فعليًا، يجب عليك تكوين فقاعة، وهذا الأمر له تكلفة في الطاقة'.

ويشرح ميركو جالو، خبير ديناميكا الموائع في جامعة سابينزا في روما، كيف أن العوامل المساعدة تقلل من هذه التكلفة. يقول: 'الغازات المذابة، والشوائب في الماء، وسطح الوعاء، كلها عوامل تقلل من حاجز الطاقة اللازم لتكوين الفقاعة'.

ويضيف أن هذا هو السبب في أن 'الفقاعات الأولى تظهر دائمًا على حدود الإناء'.

ولتلخيص هذا، فإنه التسخين على الموقد يكون من الأسفل بينما يساعد بالإضافة للأسطح الخشنة الفقاعات على الظهور بسهولة. أما في الميكروويف، فالتسخين المتساوي والأسطح الملساء يمنعان ظهور الفقاعات، مما يؤدي إلى 'التسخين الفائق' الخطير.

لذا، في المرة القادمة التي لا ترى فيها فقاعات في كوب الماء من الميكروويف، تذكر أنه ليس هادئًا، بل يخفي طاقة هائلة تتطلب تعاملًا حذرًا.