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爆米花中的物理知识

时间: 2016年10月10日 | 作者: 雷切尔 · 努维尔 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
爆米花司空见惯,却鲜有人知道,爆米花还会“前空翻”。

撰文 雷切尔 · 努维尔(Rachel Nuwer)

翻译 李春艳

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    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%的玉米粒爆开温度为180℃),大多源于商业研究,因此,为深入探究爆米花爆破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”(见图)。两位科学家在《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度。论文作者之一、巴黎综合理工学院(École Polytechnique)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。”