เตาไมโครเวฟกลายเป็นอุปกรณ์สำคัญประจำบ้านของคนรุ่นใหม่ที่อาศัยการรับประทานอาหารสำเร็จรูปเป็นหลักในชีวิตประจำวัน เราใช้เตาไมโครเวฟอุ่นอาหารเป็นส่วนมาก บางคนก็ใช้ทำบะหมี่สำเร็จรูป มีไม่กี่คนที่ใช้เตาไมโครเวฟในการประกอบอาหาร แต่มีหลาย ๆ คนที่ใช้เตาไมโครเวฟทำน้ำร้อนสำหรับชงกาแฟในตอนเช้า และทุกคนคงจะเคยมีประสบการณ์ร่วมกันอย่างหนึ่งคือ เมื่อใช้เตาไมโครเวฟต้มน้ำร้อนแล้ว ตอนที่เราตักผงกาแฟใส่ในถ้วยน้ำร้อนนั้น กาแฟจะเกิดฟองฟู่ขึ้นมาจนล้นถ้วย บางครั้งมีน้ำกระเด็นออกมานอกถ้วยลวกมือเราก็มี แถมถ้าจิบกาแฟนั้นทันที จะลวกปากลิ้นพองไปตาม ๆ กัน

ถ้าเราใช้กาน้ำต้มน้ำบนเตาแบบปกติ ขณะน้ำค่อย ๆ ร้อนขึ้นเราจะเห็นว่ามีฟองอากาศปุดขึ้นมาบนผิวน้ำ เพราะอากาศที่ละลายอยู่ในน้ำแยกตัวออกมาแล้วขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน ลอยขึ้นบนผิวน้ำ ยิ่งน้ำร้อนขึ้น ฟองอากาศจะยิ่งมากขึ้นและวิ่งขึ้นบนผิวน้ำเร็วมากขึ้น ในที่สุดจะเห็นฟองอากาศวิ่งขึ้นจนผิวน้ำปั่นป่วนที่เราเรียกว่าน้ำเดือด ซึ่งจะเกิดเมื่ออุณหภูมิมีค่าถึง 100 องศาเซลเซียส

ขณะที่เราต้มน้ำด้วยเตาไมโครเวฟ น้ำจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว เพราะคลื่นไมโครเวฟจะทำให้โมเลกุลน้ำสั่นสะเทือนพลิกไปมาประมาณ 2,450 รอบใน 1 วินาที พลังงานจลน์ในการสั่นของโมเลกุลน้ำนี้เองที่เป็นพลังงานความร้อนของน้ำในถ้วย จากการทดลองต้มน้ำ 1 ถ้วย(300 มิลลิลิตร) โดยใช้เวลา 1 นาที วัดอุณหภูมิได้ประมาณ 52 องศาเซลเซียส ถ้าต้มน้ำ  โดยใช้เวลา 1.30 นาทีวัดอุณหภูมิได้ 68 องศาเซลเซียส และถ้าต้มน้ำ โดยใช้เวลา 2.00 นาทีวัดอุณหภูมิได้ 78 องศาเซลเซียส น้ำยังไม่เดือด และไม่มีฟองอากาศปุดขึ้นมาบนผิวน้ำ แสดงว่าอากาศที่ละลายอยู่ในน้ำไม่หลุดออกมา โดยเฉพาะเมื่อต้มในภาชนะผิวเรียบเช่นถ้วยแก้วหรือกระเบื้องเคลือบ

เมื่อเราต้มน้ำด้วยเตาไมโครเวฟนานขึ้นอีกจะเห็นน้ำเดือด วัดแล้วอุณหภูมิของน้ำจะสูงแค่ 86 องศาเซลเซียส ที่จริงคือในการต้มน้ำด้วยเตาไมโครเวฟนั้น อุณหภูมิจะสูงกว่าที่เราวัดได้ด้วยเทอร์มอมิเตอร์มาก เมื่อเราเอาถ้วยออกมาจากเตาไมโครเวฟ ความร้อนจะถ่ายโอนไปยังสิ่งแวดล้อมเร็วมาก ขณะน้ำเดือดที่เราเห็นฟองอากาศผุดขึ้นมาบนผิวน้ำในถ้วยจะสูงกว่า 100 องศาเซลเซียสอีก ความร้อนแบบนี้เราเรียกว่าความร้อนยวดยิ่งหรือ super heat โดยทั่วไปเราจะใช้เวลาต้มน้ำในเตาไมโครเวฟประมาณ 2 นาที อุณหภูมิของน้ำจะสูงมากแล้ว แต่น้ำจะไม่เดือด เมื่อเราใส่ผงกาแฟหรือก้อนน้ำตาลที่มีอากาศอยู่ด้วยเป็นจำนวนมากลงไป อากาศในผงกาแฟหรือก้อนน้ำตาลจะร้อนและขยายตัวทันที เกิดฟองฟู่ขึ้นมาจนล้นถ้วย  ถ้าเราไม่ใส่ผงกาแฟ แต่ทิ้งช้อนคนกาแฟลงในน้ำนี้แรง ๆ หรือทิ้งเหรียญลงไปแรง ๆ ให้มีฟองอากาศลงไปด้วยก็จะเห็นฟองอากาศขยายตัวผุดขึ้นบนผิวน้ำเหมือนเดือดอย่างรุนแรงจนกระเด็นใส่เราได้ แต่ถ้าเราต้มจนน้ำเดือดพล่านเห็นฟองอากาศผุดขึ้นมามากมาย แล้วใส่ผงกาแฟลงไปจะเหมือนกับการชงกาแฟธรรมดาครับ เวลาเราดื่มกาแฟที่ใช้น้ำต้มจากเตาไมโครเวฟ จะรู้สึกได้เลยว่าร้อนจนลวกปากทั้ง ๆ ที่น้ำไม่เดือดก็เพราะพลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำที่ได้รับจากคลื่นไมโครเวฟสูงกว่าน้ำที่ต้มด้วยกาน้ำนั่นเองครับ

..................................................

อ.นัทธี  สามารถ

ฝ่ายนวัตกรรมและเทคโนโลยีเพื่อการเรียนรู้

สำนักเทคโนโลยีสารสนเทศ  สสวท.