用微波爐熱咖啡或爆玉米花時(shí),實(shí)際是水在起作用,尤其是水分子在起作用。
微波爐能用來做飯,是因?yàn)槲⒉▽λ肿佑杏H和性。微波輻射,與無線電波和光波輻射一樣,以水分子吸收的頻率活動(dòng)。用微波爐烤土豆或加熱一盤速凍芝士通心粉,正是激活了水分子,才做熟了飯。
事實(shí)上,每個(gè)水分子都像一個(gè)小磁體—結(jié)合在一起的三個(gè)原子,看起來有點(diǎn)兒像米老鼠的頭,兩個(gè)氫原子是兩只耳朵,一個(gè)氧原子是頭。兩個(gè)“耳朵狀的”氫原子形成正極,較大的氧原子形成負(fù)極。當(dāng)微波飛速穿過時(shí),每個(gè)水分子的運(yùn)動(dòng)方向?qū)㈦S輻射波場而變動(dòng),盡力調(diào)整運(yùn)動(dòng)速度,適應(yīng)輻射波的頻率,最終會飛快旋轉(zhuǎn)??Х然蚝婵镜耐炼怪械乃肿釉谖⒉ㄗ饔孟拢幻腌娔苄D(zhuǎn)10億次。
水分子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量,由此才將食物加熱。當(dāng)玉米粒中14%的水分蒸發(fā),再膨脹爆開時(shí),微波爆米花就做好了。(大部分塑料容器、盤子和紙盤不受微波輻射的影響。)
盡管微波爐操作簡單,可是事實(shí)上,水卻復(fù)雜難懂,非同尋常,幾乎神秘得不可捉摸,不僅在情感或文化意義上如此,從物理學(xué)意義上而言,水的復(fù)雜始于分子層面的極性,所以微波爐才能成功發(fā)明。
科學(xué)家將水分子磁體—一極帶有正電荷,一極帶有負(fù)電荷—稱為極性分子。水分子的極性,比用微波爐做爆米花更重要。
極性在水分子中產(chǎn)生黏性,像放在甩干機(jī)中的襪子相互黏在一起一樣。液態(tài)水分子黏附被稱為氫鍵黏結(jié)。水分子中的氫原子,即米老鼠頭上的耳朵,緊緊地與氧原子黏結(jié)。但因?yàn)闅湓訋в形⑷醯恼姾桑鼈円才c周圍的水分子中帶負(fù)電荷的氧原子相吸。道理與甩干機(jī)中的襪子一樣,雖然襪子也由分子構(gòu)成,但襪子還會與周圍的襪子黏附。
氫鍵黏結(jié)并不是理論上存在或暫時(shí)存在的,氫鍵與水的生命力、水的飛濺、水的濕潤一樣,都是水的基本特性。實(shí)際上,水分子之間的吸引,就像黏合劑一樣,使我們所了解的自然界萬物彼此相連。
科學(xué)家已經(jīng)測量出,有氫鍵的液態(tài)水分子比沒有氫鍵的水分子彼此之間的距離近15%。此外,水分子的氫鍵賦予了水各種各樣令人吃驚的特性,而人類已漸漸離不開這些特性。
由于具有獨(dú)特的氫鍵,水對氣溫變化的靈敏度非常高。水是一種溫度變化幅度極大的液體,在32~212華氏度(約0~100攝氏度)的范圍內(nèi),水都是液態(tài),而且,它在適宜生命存活的所有溫度下都是液態(tài)。人類賴以生存的大部分化學(xué)反應(yīng)和生物過程都發(fā)生在液態(tài)水中—生命的存在不僅需要水,更需要液態(tài)水。而碰巧,水在人體需要的常溫下是液態(tài)。