现在的微波炉怎么不会转圈了?

传统印象中，微波炉是与“旋转”紧密联系的电器。拧下旋钮，玻璃转盘带动食物在温暖的黄光中旋转——然后，伴随着“叮”的一声，热气腾腾的饭菜就可以上桌了。
 

甚至连微波加热都叫“转一下”，旋转可以说是微波炉的灵魂 | BuzzFeed/giphy

然而，现在的微波炉很多都已经改变了模样。它们不仅加入了各种复杂的新功能，而且有些连转盘都没了，只剩下平坦的底部。


转盘怎么没了？| 作者拍摄

没有转盘的微波炉对加热容器的尺寸限制小，清洁起来也方便，使用感受确实不错。但微波炉没了转盘，真的还能好好加热食物吗？有转盘和没有转盘，究竟哪一种更好？

首先，为什么要有转盘？

微波炉通过微波频段的电磁波来加热食物。这些电磁波从磁控管产生，它们在微波炉内形成变化的电磁场。食物中的极性分子（例如水分子）会对电磁场产生反应，它们旋转、振动、彼此碰撞，并在这个过程中产热。


微波炉可以让极性分子（例如水）彼此碰撞产热 | Wikipedia

和传统炉灶相比，微波炉让能量更直接地到达食材，因此它加热速度快，两三分钟就能把剩饭热好。然而，独特的加热原理也使微波炉注定要面对加热不均匀的问题。

在微波炉内，电磁波从固定位置、以固定形式发射出来，这些电磁波在微波炉内壁之间反射，并产生相互作用——其结果是，微波炉内总是会出现固定模式的驻波。

简化的驻波示意图。蓝色与绿色波叠加，形成红色的驻波。驻波上有一些点振幅始终为0，这里就是波节；而另一些点始终保持最大振幅，这些位置就是波腹。| Wikipedia

驻波让微波炉内不同位置的加热效果变得截然不同：在波腹的位置上，电磁场大幅振荡，食物中的分子也跟着大量产热；但在波节处，电磁场却波澜不惊，食物自然也热不了一点。


驻波让微波炉内的加热效果变得不均匀。实验者在不使用转盘的情况下对装在玻璃浅盘中的水进行加热，并用热成像拍下了温度的不均匀分布。| Michael Vollmer

转盘就是为解决这个问题而设计的。它能让食材在加热中不断更换位置，让它们接触到的电磁波环境变得平均。

不用转盘，还有别的办法

一些微波炉没有转盘，这是因为转盘不是改善加热不均匀的唯一手段。

另一种常用方法是在微波炉内加装特殊形状的金属“扇叶”。虽然没有改变食材位置，但旋转的扇叶可以持续改变电磁波在微波炉内的反射方式。这样一来，原本固定的驻波就会被搅乱，不同位置的加热强度就会变得更均匀。


拆下的金属扇叶，它在微波炉内负责搅动电磁波 | RepairClinic.com

这些金属扇叶被称为“模式搅拌器”（mode stirrer），它们通常位于玻璃或陶瓷材质的底板下方，或者藏着塑料罩后面，平时不会被人注意到。这些罩子虽然看起来不透明，但能透过微波，不会影响搅拌器发挥作用。也有些微波炉同时具有搅拌器和转盘。


藏在塑料罩里的微波搅拌器 | RepairClinic.com

效果怎么样？

从实验数据来看，搅拌器和转盘都能显著改善加热均匀度，它们并没有明显的优劣之分。不过，它们也各有不同的局限性。


未使用搅拌器（左）与使用模式搅拌器（右）的加热均匀度对比。实验者在微波炉内加热了一层潮湿的变色硅胶，未充分加热的硅胶保持浅色，充分加热变干的硅胶颜色变深。| H. S. Hauck

搅拌器的局限在于，即使不断打乱微波，炉内的微波强度也做不到完全均匀。即使扇叶设计合理，它“取平均”的效果可能依然比直接变换食物位置稍差。

而转盘的局限是，转轴中心和外周总是难免会有温度差异。这是因为，转轴中心处的食物在加热时无法有效改变位置。



研究者用划分格子的塑料盘加热水，并用热成像显示了微波炉转盘不同位置的温度。转盘周围一圈温度均匀，但中心处温度却有显著差异 | Krishnamoorthy Pitchai et al.

除去这些因素，微波加热不均匀还与食物的成分和几何形状有关，这一点就算改进微波炉设计也无法避免。

比如说，在相同的微波强度下，食物中水和脂肪的加热效果就很不一样。在微波加热肉类时，我们常会发现肥肉部分率先变得很烫——这是因为油脂的比热容比水小得多。油脂吸收微波产热的效率不像水那么高，但它只需要较少能量就能提升更多温度。


即使用了转盘或扇叶，微波加热的均匀度依然不太令人满意 | 图虫创意

因此，要想让饭菜真正热得均匀，最好还是中途暂停一下，把食物拿出来翻一翻吧。