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爆米花中的物理知识

撰文 |雷切尔·努维尔(Rachel Nuwer)
翻译 |李春艳

爆米花是怎样做成的?一般认为,是高温高压导致气体冲破玉米表皮形成的。如今,高速摄像机为我们揭示了一些鲜为人知的细节。

美国人平均每年吃掉的爆米花总量在187亿升以上,不过,很多人都不知道,在这看似普通的零食中,还包含着生物力学的知识。人们如今所了解的与爆米花相关的小知识(如96%的玉米粒在180℃的温度下爆开),大多源于商业研究,因此,为深入探究爆米花爆开的热力学特性及声学特性,来自法国的一位物理学家和一位航空工程师,决定亲自探索其中的奥秘。

坚硬的玉米究竟是如何变成口感松软的美食的?步骤其实非常简单。高温促使玉米中糊化淀粉内的水分沸腾,气体压强不断增大,最终水蒸气冲破玉米薄膜,形成爆米花。不过,在高速摄像机的帮助下,研究团队又有了新的发现:玉米内的淀粉受热后首先会形成一个腿状“附肢”(下页图)。两位科学家在《英国皇家学会界面期刊》( Journal of the Royal Society Interface )中对此进行了如下描述:“附肢”接触锅底后,会如弹簧般先收缩再释放,使玉米弹至空中并旋转180°。论文作者之一、巴黎综合理工学院的航空工程师伊曼纽尔·维罗(Emmanuel Virot)指出:“这与人类的前空翻极为相似,就像人先将肌肉绷紧,之后再完全放松。”

此外,研究人员还利用超灵敏拾音器,对这一看电影必备零食的制作过程进行了监测,最终发现,爆米花爆开时发出的“砰”声,通常是在玉米裂开100毫秒(1毫秒=10 -3 秒)之后响起。因此,他们猜测“砰”声的响起,或许并不是因为玉米的爆开,而是源于玉米内部受热的水蒸气冲破了淀粉层的束缚。看来,这些美味的爆米花还有助于学生理解深奥难懂的物理知识。正如论文的另一位作者,法国国家农业研究所的物理学家亚历山大·波诺马连科(Alexandre Ponomarenko)所说:“这一研究的真正目的在于,让物理教师在课堂上以更加有趣的方式讲解这些物理概念。” XoiIJ34U+7cltBkHKjvU9ekJ9b/gJmkZgyCi7q1eQ2xIKpIWDJhzPxw1fN5iHk7l

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