Một ngày nào đó, bạn đặt ly cà phê sữa hay tô mì ăn liền vào lò vi sóng để làm nóng. Bạn nhấn nút và đột nhiên giật bắn lên khi thấy tia lửa phát sáng bùng lên trong lò vi sóng. Cái muỗng – bạn quên cái muỗng còn trong ngăn lò! Nguyên nhân nào làm kim loại tạo ra tia lửa khi chịu tác động nhiệt trong lò vi sóng?

Để trả lời điều đó, trước tiên bạn cần hiểu nguyên lý hoạt động của lò vi sóng. Lò vi sóng hoạt động dựa trên một thiết bị gọi là bộ phát sóng cao tần (magnetron) có tần số 2.450 MHz, các tia sóng phát ra, chuyển động đi qua ống dẫn sóng vào tới ngăn nấu. Bộ phận quạt phát tán thường được lắp đặt phía trên nóc lò, giúp phát tán các tia vi sóng đến mọi phía.

Các tia vi sóng này liên tục phản xạ qua lại trong ngăn nấu để có thể đi sâu vào trong thức ăn, truyền năng lượng cho nước bên trong thực phẩm, từ đó làm thức ăn nóng lên. Thực phẩm trong lò vi sóng được xoay tròn để tiếp nhận đồng đều lượng sóng đó.

Sự đốt nóng chia ra làm hai giai đoạn: Nước chứa trong thức ăn được hâm nóng bằng các sóng cực ngắn và nước nóng sẽ lan truyền nhiệt cho các phần khác của thức ăn.

Đối với mỗi vật liệu, có những tần số cụ thể mà tại đó nó hấp thụ năng lượng tốt nhất, 2.450 MHz là tần số đối với nước. Vì hầu hết những thứ chúng ta ăn đều chứa đầy nước nên những thực phẩm đó sẽ hấp thụ năng lượng từ lò vi sóng và nóng lên.

Quay trở lại việc kim loại phát ra tia lửa. Khi vi sóng tương tác với vật liệu kim loại, các electron trên bề mặt kim loại sẽ bị va chạm xung quanh. Điều này không gây ra vấn đề gì nếu toàn bộ kim loại đều nhẵn. Nhưng ở những nơi có cạnh, chẳng hạn như ở đầu của một cái nĩa, các điện tích có thể chồng chất lên nhau, dẫn đến sự tập trung điện áp cao. Nếu đủ cao, nó có thể tách electron ra khỏi phân tử trong không khí, tạo ra tia lửa điện và phân tử bị ion hóa.

Các phân tử bị ion hóa hấp thụ vi sóng thậm chí còn mạnh hơn cả nước, vì vậy khi tia lửa xuất hiện, sẽ có nhiều vi sóng bị hút vào hơn, làm ion hóa nhiều phân tử hơn khiến tia lửa bùng lên như ngọn lửa nhỏ.

Thông thường, hiện tượng như vậy chỉ có thể xảy ra ở một vật kim loại có cạnh thô. Đó là lý do tại sao nếu lấy lá nhôm đặt thành một hình tròn phẳng thì nó có thể không phát ra tia lửa điện nhưng nếu bạn vò nó thành một quả bóng, nó sẽ phát sáng rất nhanh.