XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вредна ли еда из микроволновой печи?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Ежедневно, чтобы разогреть себе пищу, многие из нас пользуются микроволновой печью, т.к. такая печь уже давно стала привычным предметом на нашей кухне. Но в последнее время стало появляться все больше информации, что пища, приготовленная в микроволновой печи, способна нанести вред здоровью человека. По сути, споры вызывает не сама печь, сколько используемые в ней сверхвысокочастотные волны, которые позволяют разогреть пищу или приготовить любое блюдо.
ЦЕЛЬ: выяснить, существует ли опасность употребления продуктов, приготовленных или разогретых в микроволновой печи.
ОБЪЕКТ: микроволновая печь.
ПРЕДМЕТ: влияние волн СВЧ на процесс разогревания и приготовления пищи в микроволновой печи.
АКТУАЛЬНОСТЬ выбранной темы состоит в том, что микроволновые печи широко внедрены в нашей жизни. Пользователи должны знать преимущества и недостатки использования современной бытовой техники. Это поможет им сохранить своё здоровье.
ЗАДАЧИ:
1) изучить принцип действия микроволновой печи;
2) выяснить, в чем вред и польза использования микроволновой печи;
3) опытным путем проверить герметичность бытового прибора, посуду, используемую для разогрева и приготовления пищи в микроволновой печи; пронаблюдать, как влияет вода, на которую воздействовали сверхвысокочастотные волны, на рост и развитие растений.
4) дать рекомендации пользователям микроволновой печи
Методы: наблюдение, сравнение, анализ, обобщение, проведение опытов.
1.1 История возникновения микроволновой печи
Вначале я выяснил, как работает микроволновая печь. В процессе работы по этой теме мне необходимо было выполнить поиск информации об истории микроволновки.
В 1942 году американский физик Перси Спенсер (1894-1970) работал в лаборатории компании «Райтсон» с устройством, излучавшем сверхвысокочастотные волны. И у него растаял шоколад в кармане, когда он работал возле своей установки. Изобретатель кинулся в буфет за сырыми кукурузными зернами. Поднесенные к установке зерна вскоре с треском начали лопаться. Эффект был обнаружен. Он понял: используя микроволны, можно разогревать пищу. В 1945 году Спенсер получил патент на использование микроволн для приготовления пищи. В 1947 году на кухнях военных столовых, где требования к приготовлению пищи были не столь высоки, появились первые приборы для приготовления пищи с помощью микроволн. Эти изделия фирмы «Райтсон» были высотой в человеческий рост, весили 300 кг. И стоили 3000 долларов за штуку. Компания Таррап в 1955 году выпустила первую домашнюю микроволновую печь, стоившую 1295 долларов. Успехом это изделие не пользовалось. В 1962 году японская фирма «Шарп» выпустила в продажу первую серийную микроволновую печь, которая тоже поначалу не вызвала потребительского ажиотажа. В 1966 году эта же фирма разработала вращающуюся тарелку в печи. В 1979 году они же впервые применили микропроцессорную систему управления печью, а в 1999 году была разработана первая микроволновая печь с выходом в интернет.
1.2 Что такое микроволны?
Микроволновое или сверхвысокочастотное (СВЧ), излучение — это электромагнитные волны длиной от одного миллиметра до одного метра, которые используются не только в микроволновых печах, но и в радиолокации, радионавигации, системах спутникового телевидения, сотовой телефонии и т.д.
Микроволны существуют в природе, их испускает Солнце. В бытовых микроволновых печах используются микроволны, частота которых составляет 2450 МГц. Такая частота установлена для микроволновых печей специальными международными соглашениями, чтобы не создавать помех работе радаров и иных устройств, использующих микроволны. Электромагнитная волна представляет собой сочетание переменных полей -электрического и магнитного.
Продукты, употребляемые нами в пищу, магнитными свойствами не обладают, поэтому магнитная составляющая волны не оказывает влияние на здоровье человека. А вот изменения электрического поля, которые несет с собой волна, видимо, играют какую-то роль.
Представь, что тебе очень холодно и вместе с тобой в комнате находится множество замерших людей. Вы начинаете бегать туда – сюда, пока не согреетесь. Также ведут себя молекулы воды в холодном обеде, который поставили в микроволновку. Молекулы воды полярны, то есть у них есть положительно и отрицательно заряженные стороны. Микроволновое излучение заставляет молекулы крутиться и бегать туда-сюда, а при вращении выделяется тепло, которое и разогревает твой обед.
Нас пугает слово ИЗЛУЧЕНИЕ. Но этот термин относится к любой энергии, которая связана с колебаниями, а их излучает даже сам человек. В СВЧ-печи такое же излучение, как в мобильных телефонах, в электролампочках, радио. Пища, помещенная в микроволновку, поглощает эти микроволны, что заставляет молекулы воды в еде вибрировать, создавая трение и этим нагревая ее. Излучению не хватит энергии, чтобы сделать еду радиоактивной .
Излучение не может лишить пищу витаминов и полезных микроэлементов, потому что оно не взаимодействует с ними. Если говорить об образовании канцерогенов, то они появятся не от разогрева в микроволновке, а от обжарки. Что касается токсинов, то тут страшно не их присутствие, а их количество. Поэтому следует использовать в микроволновой печи специальную посуду.
1.3 Устройство и принцип работы микроволновой печи
Важнейшая часть любой микроволновой печи - МАГНЕТРОН. Благодаря ему, электрическая энергия из вашей сети преобразуется в высокочастотное электрическое поле частотой 2450 Мегагерц (МГц). Магнетрон создает магнитное поле, которое заставляет молекулы воды колебаться, подобно тому, как трясутся горошины в погремушке. Микроволны этого поля взаимодействуют с молекулами воды в подогреваемой пище, а возникающее при этом трение влечет за собой повышение температуры, что, в свою очередь, и способствует приготовлению пищи. Похоже на то, как ты согреваешь руки, потирая одну ладонь о другую. Только здесь трутся маленькие частицы и очень быстро. Созданные магнетроном микроволны, являют собой очень короткие электромагнитные волны, которые перемещаются в пространстве со скоростью света (299 792 км в секунду).
Как только микроволны попадают в камеру печи, начинается их отражение от металлических стенок. Таким образом, микроволны могут со всех сторон оказывать воздействие на приготавливаемый продукт. Электромагнитное поле создает замкнутый контур, поэтому в печи есть специальная защита, чтобы ограничить воздействие на человека. Излучение все равно имеет место, хоть и небольшое. Нельзя включать пустую микроволновую печь, так как магнетрону не с чем будет взаимодействовать, и он может выйти из строя.
Так давайте посмотрим, почему говорят о вреде микроволновой печи, что ее микроволны воздействуют на пищу. Это обычное тепловое воздействие. Такое же, как на горячей сковородке. Вот разбили яйцо. Сначала оно прозрачное, как медуза, а через минуту - побелело! Но ведь никто не утверждает, что это вредно для организма! Что действительно справедливо из всех претензий к микроволновой печи - неравномерный нагрев. Да, это особенность принципа действия и тут ничего не поделаешь. Остается только вращать и перемешивать, о чем я уже выше говорил. Таким образом, пища, приготовленная в микроволновке, не имеет отличий от приготовленной иным способом. Излучение в микроволновой печи вполне безопасно, так как единственное, что оно может делать – это заставлять молекулы колебаться, в результате чего те нагреваются. Этим оно отличается от радиоактивного излучения, которое приводит к распаду молекул и атомов. Излучение же микроволновой печи оставляет структуру молекул без изменений, поэтому вполне безопасно.
В отсутствии электрического поля молекулы расположены хаотически.
В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 180 градусов. Частота микроволн 2450 МГц, т.е. направление меняется 10 млн. раз за секунду. За один период волны поле меняет свое направление дважды: был «плюс», стал «минус», и снова вернулся исходный «плюс». Под действием микроволнового излучения молекулы кувыркаются с бешеной частотой и в буквальном смысле трутся одна о другую при переворотах. Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи. Продукты нагреваются под действием микроволн примерно так же, как нагреваются наши ладони, когда мы их быстро трем друг о друга, пытаясь согреть. Сходство состоит и еще в одном: когда мы трем кожу одной руки о кожу другой, тепло проникает вглубь мышечной ткани. Так и микроволны: они работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см. Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов-прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.
Отсюда сразу следует рекомендация: если нужно приготовить в микроволновке большой кусок мяса, лучше не включать печь на полную мощность, а работать на средней мощности, но зато увеличить время пребывания куска в печи. Тогда тепло из наружного слоя успеет проникнуть вглубь мяса и хорошо пропечет внутреннюю часть куска, а снаружи кусок не подгорит. Из тех же соображений жидкие продукты, например, супы, лучше периодически помешивать, вынимая время от времени кастрюльку из печи. Таким образом, тепло проникает внутрь емкости с супом.
1.4 Выбор посуды для микроволновой печи
Металлическая посуда отражает микроволны и не дает им проникнуть в пищу, поэтому металлические контейнеры или емкости любого вида никогда не используются в микроволновых печах. Прекрасно подходит любое жаростойкое стекло. Однако не ставьте в микроволновку стаканы и посуду из хрусталя. Так же нельзя пользоваться посудой с позолоченным или посеребренным рисунком. Посуда из пластмассы может легко деформироваться, если она нетермостойкая. Подходит только жесткий и достаточно толстый специальный пластик.
Самый надежный способ минимизировать риски - пользоваться не пластиковыми контейнерами, а керамической посудой. Также нельзя пользоваться старыми и поврежденными контейнерами.
1.5 Плюсы микроволновой печи
1)С помощью микроволновой печи можно разогреть пищу и разморозить.
2)Быстрота разогрева.
3)Простота в использовании.
4)Внешняя безопасность при использовании детьми, в отличие от любой плиты.
5)Энергосбережение.
6) Микроволновая печь бережет здоровье людей, так как в пищу, приготовленную в ней, не добавляется масло. А ведь жареная пища на масле содержит канцерогены, которые увеличивают заболеваемость раком желудка.
7) Микроволновая печь в 2 раза лучше сохраняет витамины и минералы в пище из-за небольшого времени приготовления. В Институте питания РАН подсчитали, что при приготовлении еды на плите разрушается до 60 процентов витамина С. А под воздействием микроволн – всего от 2 до 25 процентов. Это так же справедливо и для витамина В12.
1.6 Минусы микроволновой печи
1)Не все продукты можно использовать в микроволновой печи - нельзя, например, варить яйца в микроволновой печи, греть консервы, свежие овощи и фрукты.
2)Не до конца изучено влияние на раковые заболевания.
3)Излучение микроволновой печи влияет на людей в совокупности, хоть и небольшое (сотовые телефоны, телевизоры, компьютеры, и т. д.)
2. Практическая часть
2.1 оценка качества воды из микроволновой печи
Я взял фильтрованную воду и разделил ее на 2 части. Первую половину доводил до кипения на плите, а вторую в микроволновой печи. После охлаждения я использовал воду для полива двух одинаковых растений в течении одного месяца, чтобы посмотреть, будет ли какое -то изменение с растениями, политыми нормально кипяченной водой и водой, кипяченной в микроволновой печи. Я предполагал, что структура воды или ее энергия может быть изменена излучением микроволновой печи.
ВЫВОД: Растение, которое я поливал кипяченой водой, осталось таким же, без изменений. Так же осталось без изменений и другое растение, которое я поливал водой из микроволновой печи. Если даже и изменялась структура воды или ее энергия под действием излучения микроволновой печи, то на рост растений это не повлияло.
2.2 Способ исследования герметичности микроволновой печи
Я взял сотовый телефон и положил его в выключенную микроволновую печь. Дверцу микроволновой печи я закрыл. С другого телефона позвонил на номер телефона, лежащего в печи. Сигнал внутрь печи не прошел, и я услышал: «Абонент недоступен!». Значит, печь герметична и микроволны не выходят наружу. Такой печью можно пользоваться. Способ основан на том, что мобильная связь имеет одинаковую и излучением магнитрона в печи природу.
Стакан с водой я поместил внутрь, поставил мощность на 800 Вт и запустил таймер на 2 минуты. Если за это время вода успела закипеть, то излучение максимально изолировано внутри прибора, если же нет, то волны выходят наружу, при этом теряется мощность, нужная для закипания воды.
2.3 Выбор посуды для микроволновой печи
Есть простой тест определения пригодности посуды для использования в микроволновой печи. Я разогрел пищу в посуде, в которой нагрелась только пища, а посуда нет. Значит, такую посуду можно использовать. Микроволны не нагрели посуду, но, посуда нагрелась от тепла, что скопилось в подогретой пище.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе своего исследования на основе теоретического и практического материала мы сделали следующие выводы:
1.Нагревание пищи в микроволновой печи происходит в результате трения, возникшего от колебания молекул воды при взаимодействии с микроволнами магнитного поля, созданного магнетроном.
2.Излучение в микроволновой печи вполне безопасно, так как заставляя молекулы колебаться, в результате чего те нагреваются, оставляет структуру молекул без изменений, не приводя к их распаду. Излучению не хватит энергии, чтобы сделать еду радиоактивной. Наблюдение за растениями показали, что полив водой из микроволновки на рост растений не повлияло.
3.Излучение не может лишить пищу витаминов и полезных микроэлементов, потому что оно не взаимодействует с ними. Канцерогены не образуются , т.к. процесс жарки в микроволновой печи отсутствует.
4.Электромагнитное поле создает замкнутый контур, поэтому в печи есть специальная защита, чтобы ограничить воздействие на человека. В результате проведенного эксперимента я убедился, что исправная микроволновая печь герметична и надёжно защищает человека от проникновения микроволн.
5.Чтобы свести к минимуму образование токсинов во время нагревания и приготовления пищи в микроволновке, необходимо использовать специальную посуду: керамическую, стеклянную или посуду из толстого специального пластика. Опытным путем мы определили пригодность нашей посуды для использования в микроволновке.
6.Ученые еще не пришли к единому мнению и продолжают изучать влияние пищи, приготовленной в микроволновой печи, на здоровье человека. Любой бытовой прибор может приносить пользу, а может нанести вред.
Для пользователей микроволновых печей мы предлагаем следующие рекомендации:
1)Соблюдайте меры предосторожности при использовании микроволновой печи.
2)Размораживать продукты в микроволновой печи нужно на самой низкой мощности, иначе продукты останутся внутри замершими, а снаружи начнут готовиться.
3)Не включайте пустую микроволновую печь.
4)Не кладите в микроволновую печь предметы, не предназначенные для разогрева в ней.
5)В микроволновой печи лучше не готовить, а разогревать.
6)Внимательно читайте инструкцию производителя.
7)Меняйте микроволновую печь после истечения срока эксплуатации.
Наше здоровье зависит только от нас. И выбор остается за нами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1.Как работает наука. М.:Манн,Иванов и Фербер ,2019 2.Л.Д. Вайткене,А.А. Спектор .Все-все-все о физике. Издательство АСТ,2018 3. Джон Карлтон Галлва. История микроволновой печи. М.:1998 4. Мусский С.А. 100 великих чудес техники.М.:Вече, 2003
5. https://uborka-v-dome.ru/kulinariya/chem-opasna-eda-razogretaya-v-mikrovolnovke.html