Categories
Stiinta

Cancer în șoareci din cauza radiației de la telefoane? Nu tocmai.

Ziua de luni a fost o zi nebună considerând știrea legată de cancerul provocat în șoareci de radiația folosită la telefoanele mobile. TechCrunch a avut un articol caum subțire legat de studiu iar cei de la Scientific American au avut ceva mai mutle detalii despre studiu.

După ce am văzut știrea pe zoso.ro am lăsat comentariul de mai jos în care atrăgeam atenția că studiul are ceva puncte neatinse și, zis și făcut, nu a trecut ziua că deja au apărut destul de multe păreri critice.

Cei de la NYMag și cercetătorul american în domeniul medicinei Aaron Carroll au întors problema pe toate fețele statisticii și au descoeprit că nu există un motiv serios pentru care să se creadă că undele electromagnetice folosite, 900MHz și 1800MHz, în rețelele CDMA și GSM, pot genera în mod real cancer, chiar dacă șoarecii au fost supuși unor condiții de laborator extreme, mult diferite de experiența de zi cu zi.

Ca idee, dispozitivele folosite pentru a “iradia” șoarecii aveau dimensiunile aproximative de 2x2x1 metri, cu pereți metalici, în care erau cuștile pentru șoareci, practic un cuptor de microunde la dimensiunile unei toalete. Intenția este de a crea o zonă în care valorile undelor electromagnetice să fie maxime peste tot. Cu alte cuvinte, șoarecii au fost plasați, 9 ore/zi, timp de 2,5 ani în câmp electromagnetic de valori maxime (puterile folosite au fost între 1 – 6 W/kg).

Din cele de mai sus îți poți da seama că experimentul a fost creat special pentru a obtine rezultate extreme, mult diferite de realitatea de zi cu zi în car eoperăm telefoanele mobile. Pe scurt, experimentul a fost proiectat pentru a genera anomalii în șoareci, indiferent de anomaliile în cauză. Este ca și cum ai conduce o mașină cu 200 km/h într-un zid pentru a demonstra că orice viteză diferită de zero este nocivă. Total nelalocul ei și care nu se aplică deloc în lumea practică.

Mihai Amăriuței mi-a atras atenția ca s-au folosit șoareci Swiss și șobolani Sprague-Dawley. Acei șobolani au tendințe mai mari de a face cancer comparativ cu alte specii de rozătoare. Se pare ca experimentul, care a costat 25 de milioane de dolari și care s-a demonstrat a fi complet inutil și nepractic, a fost construit și pe fundamente neștiințifice, respectiv, în loc să se verifice DACĂ pot apare efecte nocive, experimentul a fost proiectat în mod specific să CREEZE acele efecte nocive.

Diferența este subtilă, dar importantă în lumea științei. În lumea științei tu testezi o teorie și vrei să îi găsești defectele, cu alte cuvinte tu cauți să o falsifici, să descoperi punctele în care nu funcționează. Experimentul de mai sus, publicat pe bioXriv ( pdf ), este construit total invers: în loc să vadă dacă exista efecte nocive el provoacă acele efecte nocive prin exagerare și prin folosirea unor condiții care, în mod obligatoriu, vor duce la concluzia lor. Se pare, la o primă vedere, că experimentul a fost creat pentru a susține concluzia că telefoanele sunt “posibil cancerigene” nu pentru a testa această ipoteză.

Cristian Presura, cercetător român în Olanda și autorul volumului Fizica Povestită spunea, pe Facebook, legat de comentariul meu de mai jos:

[…] Nu am ajuns sa citesc cu atentie detaliile, insa, la prima vedere, folosesc o metoda care mie imi place: exagereaza cu experimentul pana cand ceea ce cauta se manifesta! Adica, au pus soarecii aia, si asa bolnavi, la incercari ultime, doar doar o da cancerul in ei, si acum se uita la corelatii intre grupul de control si cel care a primit radiatii. Problema cu metoda e ca, atunci cand conditiile sunt extreme, interpretarea este dificila (in fizica, iesim din regimul liniar). Dar trebuie sa ma uit si eu mai in detaliu[…]

Comentariul meu la articolul de pe zoso.ro:

Articolul de pe TechCrunch este apă de ploaie pentru că nu oferă nici cele mai mici detalii relevante despre studiu, neconfirmat încă de alte laboratoare din lume.

Articolul de pe Scientific American oferă ceva mai multe detalii ( frecvență 900Mhz, putere 1,5 -3 W/m^2) – http://www.scientificamerican.com/article/major-cell-phone-radiation-study-reignites-cancer-questions/ )

Curios lucru, se pare că nu s-au prezentat încă și temperaturile șoarecilor de laborator. Dat fiind că microundele nu au suficientă energie să genereze ioni, adică nu pot arunca electronii din jurul atomilor pe cum poate face radiația UV (vezi fotovoltaicele), singurul efect pe care microundele îl pot avea local este mărirea temperaturii corpului. Iar un efect de genul poate fi obținut numai în cuptorul cu microunde unde, practic, amplifici microundele într-atâț încât să interacționeze cu moleculele de apă și să mărească temperatura ( radiație de 2,54 GHz este special folosită la cuptoare pentru că are suficient de multă energie ca să interacționeze cu moleculele de apă pe care le determină să oscileze de 2,54 miliarde de ori/ secundă).

Apar o serie de întrebări legate de experiment:
– au creat un fel de cuptor cu microunde în care au pus șoarecii?
– de ce numai masculii au avut asemenea probleme?

După ce am verificat referințele de pe bioRxiv ( http://biorxiv.org/content/early/2016/05/26/055699 – pdf link – http://biorxiv.org/content/biorxiv/early/2016/05/26/055699.full.pdf / pdf) am dat de un studiu preliminar al lui Capstick, Myles et al, citat de documentul postat pe bioRxiv și am văzut că ei folosesc niște ” Radio Frequency Radiation Reverberation Chamber” ( http://www.ursi.org/proceedings/procga08/papers/a07p4.pdfa07p4 – PDF ), cu alte cuvinte niște cămări metalice puțin mai mari decât cuva unui cuptor cu microunde în care sunt puși șoarecii.

Cu alte cuvinte, ei au creat un fel de cuptor cu microunde, dar la puteri de numai 1-6 W (mult mai mici decât 700-1000W cât are un cuptor din casa noastră). Ideea acelor cămări de reverberație este să strângă la un loc radiația și să o amplifice în felul acesta. Tu practic coci șoarecii în acel cuptor cu microunde la puteri foarte mici.

Este bine că pot verifica dozajul în felul acesta, dar pierd din vedere esența: pereții caselor noastre nu sunt pereți metalici (pereții metalici reflectă radiația înapoi și, dacă acea radiatie nu are unde merge, atunci o amplifică). Asta înseamnă că condițiile din laborator nu imită în nici un fel realitatea.

Nu avem camere metalice în care trăim, nu stăm cu telefonul 9 ore la cap, nu ținem telefonul lângă noi tot timpul, nu avem suficient de multă putere în telefoane să genereze așa efect.

Conform studiului, care este proiectat special pentru a genera cancer (dar cum?) în șoareci(șobolani, n.a.), poți zice că microundele sau radiația de la telefoane este “posibil carcinogenă”, dar tot la fel ai putea spune și dacă pui un om într-un cuptor cu microunde uriaș: nu se știu efectele încălzirii localizate când ai unde EM amplificate în halul ăsta.

Ceea ce s-a zis până acum rămâne:
– telefoanele nu au suficientă energie să genereze asemenea boli ( http://www.sciencefriction.ro/2013/08/14/unde-microunde-crapa/ )
– shameless plug, ai mai multe șanse să faci cancer din cauza partenerului de viață ( 5000 de atomi de potasiu-40, radioactiv, se descompun în tine în fiecare secundă – http://tehnocultura.ro/2014/12/16/telefonul-mobil-nu-da-cancer/ )
– alt shameless plug: suntem înconjurati de microunde la tot pasul, WiFi, bluetooth, stâlpii rețelelor mobile, fondul cosmologic de radiații și nu ai bai din cauza lor ( am avut un episod la Tehnocultura SciCast pe tema asta – http://tehnocultura.ro/2016/05/15/tehnocultura-scicast-005-microunde-show-notes/ )

TL;DR – studiul folosește un fel de cuptor cu microunde, dar la puteri mai mici, pentru a genera cancer în șoareci. Încă nu s-a stabilit, în mod exact, dacă microundele sau un alt proces indirect a creat cancer și numai în masculi. Multe semne de întrebare, dar ideea este că telefoanele rămân în continuare sigure.

Dacă NYMag și Aaron Carroll au adus o explicație din punct de vedere a statisticii, eu ofer o explicatie fizică, din punct de vedere al energiilor și undelor electromagnetice folosite, legat de experimentul de mai sus. Radiația EM de la telefoane nu este nocivă pentru că este mult prea slabă pentru a genera asemenea efecte. Nici măcar sistemele de apărare activă, care folosesc antene la 90GHz și la intensități mari, nu pot genera cancer. Doar arsuri dureroase la nivelul epidermei.

Desigur, ei nu au putut oferi explicații legat de următoarele lucruri:
– șoarecii care nu au fost supuși radiației EM au trăit mai puțin ( ai putea trage concluzia că radiația de la telefoane face ca șoarecii să trăiască mai mult)
– doar masculii au avut cancer la creier și probleme la inimă ( ai putea trage concluzia că telefoanele mobile nu sunt nocive femelelor)

Un alt detaliu: temperatura șoarecilor. Cei care au făcut studiul spun ca temperatura șoarecilor nu a crescut, ceea ce ar fi de așteptat în condiții normale de testare, într-o cameră normală, cu telefon normal, dar condițiile de acolo ar putea favoriza ridicarea temperaturii șoarecilor.

Eu am întrebat de temperatură în comentariul citat mai sus pentru că ziceau acolo că șoarecii care nu au fost supuși radiațiilor EM au trait mai puțin. Stii când ar fi cazul ăsta? Atunci când temperatura șoarecilor din “cuptoare” ar crește. Puțini știu că șoarecii nu trebuie ținuți la 20-26 de grade Celsius, pe cum se întâmplă acum, ci la 30 -32 de grade. Așa că șoarecii din cușca cu EM au trăit mai mult (poate!) pentru că li s-au creat condiții mai bune.

Categories
Podcasts SciCast Stiinta

Tehnocultura SciCast 005 – Microunde + [show notes]


Tehnocultura SciCast 005 a fost înregistrat duminică, în data de 15 mai 2016, în Londra, Marea Britanie.

Subiectul principal al acestui episod: microundele.

Audio podcast pe iTunes:
https://itunes.apple.com/ro/podcast/tehnocultura/id929951093?mt=2

Video pentru microunde:

În episodul despre cuptorul cu microunde ce l-am filmat la TVS BRașov acum un an am explorat, îndeaproape, ce sunt microundele și cum le folosim în viața de zi cu zi. Filmul este publicat în show notes. Te asigur ca vei ține minte mai ales cuvântul electron, așa cum mi s-a mai spus în comentariile de la YouTube.

Microunde – lungime de undă de 1 mm – 1 m, frecvențe 300 GHz – 300 MHz și energii de 1.24 meV – 1.24 µeV.

Adevarul este că cei mai mulți dintre noi nu știm cât de des folosim un spectru anume al undelor electromagnetice numit microunde. Deși nu poți zice că ceva anume este “micro” în aceste unde electromagnetice, termenul a fost inventat pentru a specifica faptul că este vorba de unde radio extrem de mici în comparatie cu undele radio utilizate la stațiile AM sau chiar FM, unde lungimile de undă sunt de la metri la zeci sau sute de metri.

FM este transmis în spectrul megaherților și este bun pentru stații radio în interiorul orașelor, mai ales că acele unde se lovesc de clădiri și nu ajung să fie propagate atât de bine pe cum sunt undele AM.

AM transmite în spectrul kiloherților și asemenea stații radio pot fi receptate chiar la sute sau mii de kilometri distanță, stratul superior al atmosferei fiind folosit pe post de oglindă pentru asemenea unde.

Trebuie ținut minte că AM și FM nu țin de frecvențele utilizate, ci de tehnicile de transmisie a semnalelor, AM folosindu-se de modularea amplitudinii și fiind bun pentru discursuri televizate, dar plin de zgomot iar cu FM, modularea frevenței, numai bun de ascultat muzică și care nu are prea mult zgomot în semnal.

Microundele sunt un gen aparte de unde electromagnetice pe care noi le folosim în foarte, foarte multe locuri. Dacă mi-ai zice că noi folosim microunde la cuptorul cu microunde, ți-aș zice că ai dreptate. Sau la maseri, la fel ai dreptate. Dar numai acolo?

În spectrul microundelor sunt definite 13 benzi (L, S, C, X, Ku, K, Ka, Q, U, V, W, F, D) și de aici îți poți da seama că noi folosim microundele în mul mai multe locuri de cum am crede.

Folosim microundele la:
– cuptorul cu microunde
– telefoanele mobile (GSM)
– WiFi
– Bluetooth
– GPS
– telemetrie militară
– radioamatorism
– radar pentru nave și pentru vreme
– radio astronomie (ex ALMA, proiect ESO, din Chile)
– comunicații radio terestre și în spațiu
– transmisiuni TV prin satelit
– radare autoturisme
– armă de control a mulțimii (non-violentă, încălzește pielea la temperaturi de peste 50 de grade)

Cu alte cuvinte, HOPA!, suntem înconjurati microunde la tot pasul: de la telefoanele noastre, de la stațiile GSM din zonă, de la lapopurile noastre, de la GPS și de la diferite stații radio care folosesc spectrul acesta.

Dacă am putea vedea microundele, atunci am fi inundati la tot pasul de microunde, tot așa cum suntem inundati la tot pasul de lumină în timpul zilei.

Așa laic cum sunt, eu îmi pun întrebări ciudate, printre care și întrebări de genul: cum ar fi să vedem microundele? În mod normal ar trebui să avem ochi suficient de mari ca să ne asigurăm că prindem suficient de mulți fotoni din zona mocroundelor. Antenele ALMA au zeci de metri diametru, dar nu am avea nevoie de ochi așa de mari.

Cum ar arăta un univers în care noi am putea vedea microundele din jurul nostru, dar nu am putea vedea lumina? Ei bine, ar fi un univers cu mult mai puține detalii, plictisitor comparativ cu ceea ce avem în spectrul luminos. Am putea genera culori în creirul nostru, dar acele culori ar putea semnifica faptulc ă ne uităm la obiecte de mărimi diferite, cu obiectele de culoare albastră având mărimi mult mai mici decât obiectele roșii.

Interesant lucru, noi nu am putea vedea nimic mai mic de 1 mm. Asta ar însemna că multe detalii ale obiectelor din jur ar fi pierdute. Dacă un punct pe hârtia din fața ta ar avea diametrul de 1mm la 1 metru în fața, atunci tu nu l-ai mai vedea ca acum. Ai vedea doar ceva în ceață.

Un film interesant de la Minute Physics de pe YouTube ne permite să ne facem o mică imagine legată de obiectele ce le-am putea vedea dacă am avea ochi ce vâd în microunde:

Știm ca mărimea unghiulară θ este aprximativ egală cu = 1,22 L/D, unde L este lungimea de undă iar D este diametrul deschizătorii prin care vezi obiectul, adică diametrul irisului. La L= 1mm (0,001m) și D = 0,005m am avea un θ = 0,244 grade, mult mai mare decât 0,007 pe cât avem când calculăm pentru lumina vizibilă. ( l =500 nm, D = 0,005 m)

Ce înseamnă asta?

În mod normal noi, cum vedem în spectrul luminos, avem un θ = 0,007 grade și ne permite să vedem obiecte mai mari de 1cm de la o distanță de maxim 100 de metri. Nu la fel ar fi în cazul microundelor. Noi am putea observa obiecte care au cel puțin 40 de centimetri în diametrul de la 100 de metri sau mai puțin. Asta, dacă am dori să ne păstrăm ochii de mărimea asta, pe care îi avem acum.

Cu alte cuvinte, dacă am putea face acești ochi să vadă în spectrul microundelor, atunci am putea vedea obiecte care au cel puțin 4 milimetri la 1 metru distanță de noi. Când folosim spectrul luminos noi putem vedea obiecte care sunt de 40 de ori mai mici, adică unele care au o zecime de milimetru diametru.

Pentru cineva învățat cu lumina de zi cu zi, numarul detaliilor unui “microman”, om ce vede microunde, ar fi mult limitat, însă ar putea vedea undele care vin de la routerul WiFi. Un minus și un plus. Plus, am avea cerul mereu luminat de fondul cosmologic de radiații, adică microunde care umplu Universul.

Desigur, ochii noștri sunt construiți pentru a vedea lumina, nu microundele. Umoarea apoasă din ochi este opacă pentru microunde iar retina nu poate detecta microundele. În mod normal, ca să vezi detaliile ce le vezi acum, ar trebui să ai ochi cu un diametru pe undeva pe la 17 centimetri. Alte calcule spun ca ochiul ar trebui să aibă pe la 5 metri diametru.

De ce sunt atât de mult folosite microundele în jurul nostru?

Totul ține de modul în care ele sunt absorbite sau nu de atmosrferă. Daca te uiti la imaginea din show notes cu rata de absorbție a undelor electromagnetice în funcție de frevență, observi că microundele și lumina vizibilă au drum liber prin atmosfera noastră (via wiki):
Atmospheric_electromagnetic_opacity

În imaginea pusă în show notes poți vedea că undele gamma, X și UV sunt absorite de atmosferă, lumina vizibilă trece fără bai, o parte din infraroșii trec, dar restul IR sunt blocate, apoi microundele și undele radar cu lungime de undă până la 10-20 de metri pot trece prin atmosferă iar restul nu.

O altă imagine cu spectrul electromagntic:
EM_spectrum

După ce am explorat puțin partea cu vederea în microunde ne putem da seama de ce animalele au evoluat cu ochi care văd în spectrul vizibil: 1. pentru că lumina trece prin atmosfera și ne permite să vedem ce este în jur și 2. pentru că lumina ofera mai multe detalii decât lumea microundelor. Într-un fel, vedem lumina pentru că este mai usor să evoluezi cu ochi în direcția aceasta decât să dezvolți ochi pentru lumea microundelor. Gândește-te și la faptul că Soarele emite în special în spectrul vizibil și mai puțin în spectrul microundelor.

Daca ne-am fi dezvoltat ochi în psectrul microundelor am fi vedea mai puține detalii, dar și imaginile ar fi mult mai întunecate, pentru că nu am avea suficient de multă intensitate.

Citind despre multe lucruri din lumea științei îmi permite să pun întrebări ciudate, dar și să caut răspunsuri la ele.

Revenind la microunde, dat fiind că ele sunt unde electromagnetice, tot ce se aplică undelor electromagnetice, se aplică și microundelor. Avem formula generală:
λ * ν = c
– v – frecvența
– λ – lungimea de undă,
– c – viteza luminii aprox. 300 000 km/s

Prin 1873 James Clerk Maxwell, după ce a văzut cât este de înflăcărat Faraday atunci când face experimente cu electricitate și cu magnetism la Royal Institution în Londra a creat fundamentul matematic al electromagnetismului prin celebrele sale formule.

Maxwell nu numai ca a creat un cadrul prin care să exprime matematic legătura dintre electricitate și magnetism, dar a și calculat viteza luminii pe baza formulelor sale și a fost în acord cu calcule făcute în acea perioadă, respectiv 310 000 km/s, cu 10 000 km/s mai ult decât știm azi ca este viteza luminii.

Apoi, prin 1888 Heinrich Hertz a demonstrat utilitatea ecuațiilro lui Maxwell prin generarea de unde radio cu lungimi de undă de 4 metri. Astfel s-a stabilit faptulc ă spectrul undelor electromagnetice est chiar mare, pornind de la lumină, raze UV și X și ajungând în zona undelor radio.

Jagadish Chandra Bose un om de știința indian este primul om care a analizar microundele de aproape în 1894 prin experimentul său în care controla un clopoțel folosinduse de microunde cu lungimi de undă de 1 mm.

Termenul de microunde a fost folosit pentru prima dată prin 1931 în Telegraph & Telephone Journal XVII. 179/1 n care se spunea:
“Când s-au făcut publice testele cu lungimi de undă ce coborau până la 18 cm, nimeni nu și-a ascuns surprinderea legată de faptul că problema micro-undelor a fost rezolvată așa de curând”

De atunci și până acum am învățat să folosim microundele în detectoarele radar, la comunicațiile prin satelit și prin telefoane mobile, la WiFi-ul din laptopuri și din telefoane, la cuptorul cu microunde.

Atunci când compari microundele cu lumina vizibilă observi că microundele nu pot fi folosite la fibra optică, de exemplu. Fibra optică este un fir foarte subțire de sticlă prin care poți transmite date cu ajutorul luminii. Cum lungimile de undă ale microundelor sunt de mii de ori mai mari decât cele ale luminii, nu poți folosi fibre optie pentru transmiterea de date. Pentru a transmite microunde pe anumite canale, se foloses ghidurile deundă care sunt niște țevi metalice.

Din start îti dai seama de ce este o idee proastă să folosești microunde ca să transmiți date pe calea aceatsa. Nu ai avea suficient de multe țevi de crupru pentru a face posibil acest lucru.

Chiar am avut un episod pe canalul de YouTube legat de microunde și ghiduri de undă în care profesorul Nicolae Crețu explică pe îndelete rolul lor:

Un lucru mai puțin știut este că fondul cosmologic de radiații este, de fapt, format din microunde la frecvențe de 160 Ghz, adică lungimi de undă pe la 1,063 mm, ceea ce ne spune că avem de-a face cu o temperatură a corpului negru de aproximativ 2,7 K.

Cu alte cuvinte, noi folosim microunde ca să ne încâlzim mâncarea, dar folosim și microunde ca să vedem în trecutul istoric al universului. Existența acestui fond cosmologic de radiații format din microunde este una dintre primcipalele dovezi că, la un moment dat, tot universul era concentrat într-un singur loc. Este vorba de teoria Big Bang.

DE unde știm că Universul a fost odata concentrat la un singur loc? Tocmai pentru că întreg fondul cosmologic de radiații este aproape uniform oriunde ne-am uita în jurul nostru. Datorită expansiunii Universului lungimea de undă a luminii a ajuns șa fie lungită de la unde la gamma până a ajuns la spectrul microundelor de-a lungul miliardelor de ani cât a călătorit.

Ca tot am pomenit de black body radiation, acesta este un princiu prin care poți face legătura dintre temperatura unui obiect si undele electromagnetice emise de acesta. Chiar am publciat acum un an un asemenea video pe canalul de YouTube și l-am pus și în show notes:

Legat de black body radiation, atunci când un corp emite unde electromagentice, inclusiv noi, maximul de intensitate apare la o anumită lungime de undă care poate fi calculată cu formula:
λ = 0,0029 / T
λ – lungimea de undă
T – temperatura în Kelvin

Astfel, un om care are temperatura corpului de 37,5 grade Celsius emite unde electromagnetice cu maximul de intensitate la lungimea de undă:
λ = 0,0029 / 310,65 = 9,335 micrometri = 9335 nm, spectrul IR apropiat

Tot această formulă putem afla că, la 160GHz, pe cum este fondul cosmologic de radiații, temperatura spatiului în zona anoastră este de aproximativ 2,72 Kelvin. Se zice Kelvin, nu grade Kelvin.

Și da, orice corp emite unde electromagnetice corespunzătoare cu temperatura sa. Inclusiv cana de pe masă. Este suficient să folosești un detector de IR ca să vezi cum emit obiectele din jur unde electromagnetice în spectrul IR.

Una dintre utilizările interesante ar fi aceea de a folosi microundele pentru a face transfer de energie wirless. Cu alte cuvinte, să ai panouri solare în spatiu, să convetești lumina primită în microunde și apoi sa direcționezi microundele către baze terestre.

Nu știu cât de util ar fi un asemenea proiect, însă nu este unul imposibil. Odată ce ai generat un fașcicol suficient de puternic, respectiv un masr, ai putea transfera energia Soarelui pe Terra, dar un asemenea proiect este mult prea îndepărtat în timp ca să ne batem capul cu el acum.

Spr că până acum ai mai învățat ca microundle ne ajută la încălzirea cafelei, la comunicațiile prin telefon, la vizionarea filmelor pe laptp cu ajutorul WiFi, la cunoașterea originilor Universului. Cam multe pentru un spectru atât de îngust al undelor electromagnetice, nu?

Și, implicit, vine întrebarea? Sunt microundele nocive sănătății umane? Nope. Suntem îmbăiați în microunde 100% din viața noastră și nu vezi o creștere a incidențelor cancerelor. Sunt unii speriati de faptul că microundele de la telefoane pot genera cancer, dar ignoră total faptul că WiFi-ul tot de microunde se folosește.

Cancerul este generat de unde electromagnetice care au suficient de multă energie încât să arunce electornii în afara moleculelor sau legaturilor chimice. Asemenea unde sunt de la UV în sus, nu în jos. Microundele sunt de 1 milion de ori mai slabe decât lumina.

Daca e să te uiți la energie microundelor, adică pe la 1,24 microeV și o compari cu 1,2 eV a luminii vizibile, îți dai seama că microundele sunt mult prea slabe pentru a interacționa într-atât de distructiv cu corpul uman.

Desigur, daca ai un cuptor cu microunde, acolo unde microundele sunt aplificare enorm de mult, atunci vezi că microundele interacționează cu apa din mâncare și o încâlzește. Dar nu poți genera cancer pe această cale.

Cei de la SciShow au publicat un mic film recent prin care explică de ce microundele nu generează cancer. Filmul îl poți vedea în show notes:

Cum poți vizualiza microundele din cuptorul cu microunde? Poti folosi o rețea de becuri mici cu neon pe care o pui în cuptorul cu microunde pentru a vedea intensitatea undelor în anumite locuri. Video în show notes:

Întrebarea săptămânii: ce este holografia?

În episodul 25 de pe canalul de YouTube profesorul Nicolae Crețu a discutat despre holografie.

Ce sunt hologramele? Ce este procesul de holografie? Chiar se pot memora imagini 3D în aceste holograme?

Despre funcționarea hologramelor ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Holografia este procedeul prin care se creează zone de interferentă pe un film fotografic provenite de la intersecția a două raze laser, una reflectată de un obiect și a doua venită de la o oglindă.

Acele zone de interferență vor recrea imaginea 3D a obiectului holografiat atunci când lumina unui laser este îndreptată spre plăcuța holografică.

Holografia, ca proces, a fost inventat de către omul de știință ungar Gábor Dénes în 1947 și apoi a primit premiul Nobel în 1972.

Prima hologramă practică a fost realizată în 1962, la doi ani de la inventarea laserului, de către Yuri Denisyuk, din URSS, și Emmett Leith și Juris Upatnieks de la Universitatea din Michigan, USA.

Holografia este un proces prin care, pe un film fotografic, se stochează multe zone de maxim și minim alte interferențelor fașcicolelor de referintă și de la obiect. Datorită acestui fapt, chiar dacă obiectul pe care se află filmul fotografic este spart în bucăți holograma se poate reconstrui din unul dintre cioburi, deși calitatea va avea de suferit.

Holograma rezultată din cioburi poate fi asemuită cu luminarea unui obiect cu multe lanterne la care eliminăm o parte din acele lanterne. Imaginea rezultată este apropiată ca și calitate de imaginea originală , însă mai puțin luminoasă.

Interesant lucru, holograma rezultată este o imagine 3D a obiectului original.

În timp s-a încercat crearea memoriilor holografice, dar nu erau practice. Holografia este utilizată pentru a compara dimensiunile sau caracteristice unor obiecte în timp, dar și ca metodă de salvare a unei imagini în 3D.

Minutul de tehnologie

TechCrunch: nu te aruncă să înveti programare
Interesting Engineering: primele teste Hyperlooop au avut deja loc în Deșertul Nevada, zona Las Vegas
Phys.org: nanotehnologia ajută la crearea unor holograme care memorează inclusiv polarizarea luminii
Science Alert: NASA a făcut cadou lumii 56 de brevete din domeniul ingineriei spațiale / NASA Technology Transfer Program
WCCF Tech: specificațiile plăcii video Nvidia GeForce GTX 1080 confirmate: tranzistoare pe 16nm finFET, 7,2 miliarde de tranzistoare, 1,6Ghz, 8GB GDDR5X, 256 biți, 3 display port, $599 placa de referință
Tom’s Hardware: cele mai bune procesoare ale lunii mai 2016 / Intel Core i7-5820K recomandat

Știri din lumea științei

SciNews: 35 de ani de când primul și singurul român, Dumitru-Dorin Prunariu, a ajuns în spatiul cosmic / 14-15 Mai 216 are loc Astro?Fest unde este sărbătorit Dumitru-Dorin Prunariu / Planetaștiinței.ro
15 mai – la orele 17:00: Redacția Știință&Tehnică organizează o amplă dezbatere pe tema prezenței României în industria aerospațială internațională. Moderată de către redactorul-șef al revistei S&T Marc Ulieriu, discuția cu reprezentanții celor mai importante institute şi organizaţii din România va dezvălui publicului larg modul în care inginerii și cercetătorii români se implică în acest fabulos domeniu.
15 mai – la orele 18:00: 12 astronauți plus alte câteva personalități de talie mondială din domeniul explorării spațiale și astronomiei, din 9 țări, vor fi prezenți la ASTRO FEST pentru a aniversarea cei 35 ani de la zborul în spațiul cosmic al lui Dumitru Prunariu.
NASA: Sateliții NASA ajută migrația păsărilor în zona Americilor
ScienceAlert: Călătoria în spațiul cosmic, respectiv lipsa greutății, duce la probleme de ficat destul de mari
ScholarlyOA: Sci-Hub va duce la creșterea incidenței plagiatelor în lumea publicațiilor științifice / Lista jurnalelor științifice frauduloase
SciShow: EAU vrea să construiasca un munte epntru a atrage ploaia
Michael Eisen, biolog la UC Berkeley: epigenetica nu este un panaceu în lumea geneticii
Healthcare Triage: de ce drogurile pe bază de opiu dau dependență
RetractionWatch: unii oameni de știință, care sunt voluntari în programe de perr-review, au intrat demult în grevă și își vor oferi serviciile numai anumitor tipuri de jurnale deschise / Dave Fernig
RetractionWatch: profesorul James Hunton, dela Universitatea Bentley, are 37 de retracții deja
Genetic Literacy Project: unele companii de asigurări de viață refuză clienții la care s-au descoperit vulnerabilități din punct de vedere genetic (aveți grijă unde vă faceți testele genetice)
Brian Koberlein: 9 mai, tranzitul lui Mercur
Vocativ: testele din Malawi pentru detectarea malariei în aerul expirat au avut o rata de succes de 100%
NakedScientists: fosforul este pe terminate

Despre ce se mai discută în lumea pseudoștiinței?

Sckeptic.stackexchange.com: Daca devenim vegetarieni, atunci salvăm mult epăduri. Fals.
Reactions: de ce nu funcționează homeopatia

Bonus

Cosmin Niță: alte 9 experimente de știință de făcut acasă
Security Now 559: matematician dat jos din avion pentru că scria formule pe o hârtie
Snopes.com: Taxa pe tampon
TechQuickie: ce este Windows Registry și de ce este bine să nu umbli pe acolo
SciShow: de ce mierea este dușmanul cel mai mare al bacteriilor
How Its Made: monezile Euro
Symmetry Magazine: 99% din masa noastră provine de la forța nucleară tare
Scholarly OA: OMICS International, un alt jurnal știițific fraudulos
Science Channel: cum a fost construit The Sard, cel mai amre zgârie-nor din Europa de Vest
Scientia.ro, Cătălina Oana Curceanu: cât de mare este un quarc, limita de sus 0,4 * 10^-18m
GameRanx: ce trebuie să știi înainte de a cumpăra jocul DOOM
BBC: Peștera Movile, de lângă Mamaia, un loc izolat în care găsești 33 de specii de animale care nu pot fi găsite nicăieri. Se crede că animalele au rămas izolate în acea peșteră otrăvită de mai bine de 5,5 milioane de ani
TechQuickie: ce este backlight, becurile folosite la panourile LCD/LED?
HouseHold Hacker: 5 mituri despre mâncare combăture

Vizitează

Tehnocultura pe Facebook
Grupul știința pe Facebook și Știința pe Facebook
Grupul Știința, candelă în întuneric
Grupul Pseudoștiința pe Facebook

Categories
Stiinta Tehnologie

Linkurile zilei 011 – Exoplanete, microunde, energia nucleară, fotoni virtuali, fermioni Majorana, penis, alcool, DirectX 12, teflon, grafenă

Linkurile zilei prezintă o selecție de pagini web de unde poti afla știrile zilei legate de știință, tehnologie, cultură. Aceste linkuri sunt selectate din zeci de canale de YouTube si alte câteva zeci de website-uri care publică zilnic informații din mai multe domenii.

Selecția Linkurile zilei te ajută să îți mărești cunoștințele generale, dar și te ține în temă cu cele mai noi informații din lumea științei și tehnologiei. În fiecare zi, de luni până vineri, după orele 20 va apare un nou articol Linkurile zilei la Tehnocultura.

=========

Știrile zilei: miercuri, 01 aprilie 2015

Featured: O exoplanetă gigantă are 4 sori pe cer

Știință

1. O exoplanetă gigantă are 4 sori pe cer
2. Microunde și ghid de undă (microunde)
3. Chimia whisky-ului
4. Diagnosticarea Parkinson prin modul de tastare
5. 31 de lucruri despre porcine

6. Omul care a inventat super-ciocolata
7. Șoarecul mascul cântă pentru a atrage femela
8. Ești doar 10% uman
9. Cum afectează exploziile solare vreme în spațiul cosmic
10. 3 motive pentru care energia nucleară este rea

11. 3 motive pentru care energia nucleară este buna
12. Cum transformi telefonul într-un magnet
13. Este materia întunecată responsabilă pentru dezastre la fiecare 30 de milioane de ani?
14. Cum poți scăpa de sughiț: zahăr sau ținutul respiratiei
15. Teorie: folosirea fotonilor virtuali pentru a transmite informație fără a transmite energie

16. Fermionii Majorana folosiți pentru a face computere cuantice (wiki)
17. Mâzga viermelui de mătase sub lupă
18. Fac plantele cancer?
19. Cum s-au generat continentele în urmă cu 2,5 miliarde de ani?
20. Sunt oamenii proști mai siguri pe sine?

21. Despre împortanța penisului din punct de vedere evoluționar
22. 7 părți ale corpului despre care se crede că sunt inutile
23. Avem mult alcool în centrul galaxiei noastre
24.

Tehnologie

1. Teflonul a fost inventat prin accident
2. Iluminat eficient cu ajutorul grafenei
3. DirectX 12 explicat
4.

Cultură/societate

1. New York din toate unghiurile
2. Tokyo pe timp de noapte
3. Fermierii din Epoca de Piatră din zona Italiei de azi îndepărtau țesuturile de pe oase înainte de a înmormânta rudele decedate
4. 7 jocuri video sci-fi din 2015
5. Este pedeapsa cu moartea un lucru uman?

Categories
Podcasts Stiinta

F@TC 026 – Microunde și ghid de undă

Despre microunde și cum pot fi direcționate cu ajutorul unui ghid de undă ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Microundele sunt unde electromagnetice cu frecvențe între 300 MHz și 300 GHz și cu lungimi de undă de la 1m la 1mm. Energiie variază între 1,24 micro-eV și până la 1,24 mili-eV.

Microundele sunt întâlnite în viața de zi cu zi la cuptorul cu microunde, la WiFi, la bluetooth, NFC, telefonie mobilă, la maseri și la holografia cu microunde.

În cadrul cuptorului cu microunde există un generator de microunde numit magnetron. De la acel magnetron microundele, cu lungime de undă de 12 cm, ajung în camera de încălzire a cuptorului trecând printr-un ghid de undă.

Un ghid de undă pentru microunde este o țeavă metalică cu diametrul comparabil cu lungimea de undă prin care acele unde electromagnetice se pot propaga.

Primul sistem de tipul laser a fost maserul cu amoniu, care genera microunde într-un fașcicol coerent în anul 1953.

Studiul microundelor a relevat faptul că există fondul cosmologic de radiații, adică fundal de microunde la frecvență de 160 GHz care vine din toate direcțiile indicând faptul că, la un moment dat, întreg Universul a fost comprimat într-un spațiu mic în care toată materia actuală a fost în contact cu restul materiei din Univers.

Este vorba aici de teoria Big Bang iar fondul cosmologic de microunde este o dovadă a unui asemenea fenomen.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.

Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes
——
Referințe:
– microunde: http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave
– fondul cosmologic de radiație: http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background
– unde electromagnetice: http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation
– cum funcționează un cuptor cu microunde: https://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck
– maser: http://en.wikipedia.org/wiki/Maser#History
– Tehnocultura TVS – cuptorul cu microunde https://www.youtube.com/watch?v=CzpGjJpcbN4
– Tehnocultura TVs – cuptorul cu microunde – transcript: http://tehnocultura.ro/2014/10/19/tehnocultura-tvs-001-cuptorul-cu-microunde-video/

Categories
Stiinta Tehnologie

Telefonul mobil nu dă cancer


Nic Sârbu a explicat, mai demult, de ce telefoanele nu dau cancer. Explicația simplă este că microundele folosite pentru a transmite apelurile sunt mult prea slabe pentru a genera asemenea probleme.

Dacă vrei să compari energia pe care o are un foton de microundă cu cea a unui foton de lumină vizibilă, atunci vei vedea că ai mai multe șanse de a face cancer de la becul din casă decât de la un telefon mobil. Microundele neamplificate au energii pe la 1,24 micro eV (vezi frecvență de la 300 MHZ la 300 GHz) iar lumina vizibilă are energie de 1000 000 de ori mai mare, pe la 1,2 eV.

Poți înțelege mai multe dacă urmărești episodul 1 al Tehnocultura unde am vorbit despre cuptorul cu microunde. În transcriptul emisiunii despre microunde vezi surse, explicații, calcule și comparații ca să îți dai seama de ce microundele nu sunt atât de periculoase pe cum se zice.

În filmul de mai sus Aaron Carroll ne povestește despre testele făcute de-a lungul timpului legat de folosirea telefoanelor. Rezultatul este unanim: nu ai motive să crezi că folosirea telefonului mobil va duce la cancer.

Ca să mai facem o comparație, Richard Muller, profesor de fizică la Universitatea California din Berkeley, a calculat că există aproximativ 35 de oameni, din 340 de milioane, care mor anual de cancer generat de propria radiație.

Da, tu ești radioactiv. 5000 de atomi de potasiu-40 se descompun acum în tine.

Referitor la studiile făcute, Aaron Carroll ne amintește faptul că microundele nu sunt radiație ionizantă, adică nu afectează ADN-ul din celule. Neafectând ADN-ul din celule microundele nu generează cancer. Ai auzit de cancer de piele de la razele UV, dar nu de cancer din cauza microundelor.

Nu uita că WiFi-ul din casă și bluetooth sunt tehnologii care folosesc microundele. Nu au fost cazuri raportate de îmbolnăvire din cauza lor.

Studiile făcute au pus la un loc oameni care aveau tumori pe creier și oameni sănătoși. Apoi au fost întrebați dacă folosec un telefon pentru a vedea dacă există diferențe între cele două grupuri. Studiile de genul nu au mereu rezultatele cele mai clare datorită subiectivismului celor testați.

După verificarea a zeci de studii, cele mai multe fiind făcute în Suedia, nu s-a găsit o legătură între telefoanele mobile și tumorile pe creier.

Pentru linkuri către studii, intră pe acest link.

Acele linkuri sunt și mai jos:

Categories
Emisiune TV

Tehnocultura TVS 001 – Cuptorul cu microunde [video]


Află ce este cuptorul cu microunde și cum de s-a ajuns la crearea unei asemenea minunății. Nu trebuie să te temi de cuptorul cu microunde și, după ce vei urmări materialul, vei înțelege cum funcționează.

Este chiar fenomenal faptul că noi folosim susurul universului pentru a ne încălzi cafeaua.

Din transcriptul de mai jos vei înțelege, mai bine, ce este această invenție și vei putea face calcule și verificări după plac.

Am avut onoarea să îl am invitat pe domnul Ioan Abrudan, Rectorul Universității “Transilvania”, din Brașov și mi-a vorbit despre inventica la Universitate și despre Institutul de Cercetări din Brașov.

La partea de știri, acolo unde aflăm că BICEP 2 a găsit detalii despre undele gravitaționale primordiale, află că sunt șanse mari să fie vorba despre polarizarea datorată prafului intergalactic.

Cristian Român, senior editor la Știință și Tehnică, are mai multe detalii în articolul despre descoperirea BICEP2.

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta de podcast aici sau pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.

Am o precizare de făcut: episodul doi îl dăm abia 28 octombrie, după ce punem la punct câteva detalii. Apoi vom avea câte un episod săptămânal.

Transcript – Cuptorul cu microunde – 001 – S01E01

Ai auzit cumva despre pericolul de a folosi cuptorul cu microunde in casa? Ei bine, acest lucru este un mit. Dincolo de tehnologia incredibila folosita la generarea microundelor si de beneficiile practice, cuptorul cu microunde a ajuns un simbol a societatii in care traim si o amprenta a dezvoltarilor tehnologice viitoare.
Ramai cu TVS ca sa afli mai multe!

Nu demult a circulat un articol in media romaneasca legat de faptul ca apa incalzita la cuptorul cu microunde este nociva plantelor. Si daca este nociva plantelor, atunci de ce nu ar fi un pericol pentru oameni? Ei bine, acesta este un mit fara fundamente stiintifice, mai ales ca a fost incercat de multi oameni fara presupusul rezultat.

Pe scurt, mitul spune ca o fata a vrut sa afle efectul microundelor asupra apei si a plantelor si a pus apa la incalzit in cuptorul cu microunde. Apoi a lasat apa sa se raceasca si a pus-o la plante. Repetand acest experiment timp de noua zile, mitul spune ca acele plante au murit.

Acest mit a fost propagat prima oara in 2006 si mai spune ca incalzirea sangelui pentru transfuzii prin aceeasi metoda distruge ADN-ul din celule. Nimic mai gresit.

Extra:
http://www.realitatea.net/experiment-uluitor-n-o-sa-mai-folose-ti-cuptorul-cu-microunde-dupa-ce-vezi-asta_1351354.html
http://www.snopes.com/science/microwave/plants.asp
http://www.engineeringtoolbox.com/electrical-formulas-d_455.html

Dupa multe teste s-a descoperit ca acest experiment nu poate fi reprodus pentru simplul fapt ca apa, dupa ce a fost incalzita in cuptorul cu microunde si apoi racita, are exact aceleasi calitati ca inainte de incalzire.

Trebuie sa stii ca procesul de incalzire al apei la microunde nu este cu nimic deosebit de incalzirea cu flama sau cu plita electrica. De ce? Incalzirea prin flama sau incalzirea cu plita electrica se foloseste de caldura provenita de la radiatia infrarosie pentru a incalzi mancarea si de contactul direct cu materia incalzita .

Iata cu aratam noi in spectrul infra-rosu.

image22

(sursa – http://www.thermoanalytics.com/products/model_library )

Radiatia infrarosie are lungime de unda mai mica decat microundele si incalzeste obiectele fara a modifica structura moleculara a lucrurilor.

Stiai ca microundele sunt acelasi tip de unde electromagnetice pe cum sunt cele folosite la WiFi, bluetooth si telefoane mobile? Ce este diferit fata de undele folosite la telefoanele mobile sau WiFi? Puterea acestor unde! Cuptorul cu microunde are o putere de 100 W iar telefoanele au undeva pe la 2W.

Mai stiai ca microundele sunt prezente si in fondul cosmologic de radiatie, un reziduu provenit de la Big Bang, ce face ca orice punct din univers sa aiba o energie minima?

Extra: http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang – ( 230 µeV : the thermal energy kBT of the cosmic microwave background )

Adica, datorita reziduurilor sub forma microundelor vidul din spatiu are o temperatura de 2.7 K, ceea ce inseamna ca nu avem vid absolut in natura si nici temperaturi de 0 K.
image00
(sursa – http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background )
Noi folosim aceleasi radiatii din imaginea de mai sus pentru a ne incalzi mancarea, dar la frecvente mai mici (2.4 GHz, nu la 160 Ghz). Intr-un fel, noi folosim susurul Universului pentru a infierbanta cafeaua. Pentru mine, acesta este un lucru fenomenal.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background, listed to song of big bang – http://www.newscientist.com/article/dn25134#.UxCicPkuuAk – youtube – https://www.youtube.com/watch?v=gJJmFnMea1Q

Inainte de a spune mai multe, hai sa aflam cate ceva despre stiinta, istoria si modul de functionare a cuptorului cu microunde. Stiind ce se intampla in acea cutie si cunoscand stiinta care este la baza acestui aparat, vei aprecia mult mai mult aceasta inventie revolutionara.

1. Ce sunt microundele?

Sunt parte a radiatiei electromagnetice, descoperite prima oara de catre Heinrich Hertz in 1887, care a creat aceste unde in mod artificial folosindu-se de ecuatiile lui James Clerk Maxwell, ecuatii create in 1861, cel care a pus fundamentul matematic al undelor electromagnetice. Hertz a creat un generator si un receptoor de unde radio si microunde cu mult inainte de a se descoperi aceste unde in mediul natural.

image21
(Heinrich Hertz- 1857 – 1894 – http://en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz )
image12
(James Clerk Maxwell – 1831–1879 – http://en.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell )

Extra: http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation#History_of_discovery

Microundele din aceeasi familie cu fotonii, lumina, dar cu lungime de unda mult mai mare, de la 1 mm la 1 m si cu frecvente de la 300 GHz la 300 Mhz. Cand vorbim de lungime de unda putem spune ca, daca am putea vedea microundele folosite in cuptoarele noastre, atunci ele ar fi atat de mari (distanta de 3-5 cm, sinusoida), niste valuri micute care se propaga in jurul nostru. Prin comparatie, undele luminii ar fi prea mici pentru a fi vazute in acest fel.
image17
(Sursa : http://www.google.com/patents/EP1934987A2?cl=en )

Da, microundele sunt chiar foarte mari. Ceea ce este interesant la aceste microunde este faptul ca sunt reflectate de cele mai multe suprafete opace, pe cum este metalul.
image20
(Sursa NASA – http://mynasadata.larc.nasa.gov/science-processes/electromagnetic-diagram/ )

In interiorul cuptorului aceste microunde sunt reflectate inainte si inapoi de catre peretii metalici. Acum vei intreba: dar am o usa de sticla si vrei sa zici ca microundele nu trec prin sticla?

Microundele chiar trec prin sticla, dar uita-te mai atent: vei vedea o plasa metalica cu multe gaurele. Acea plasa este suficienta incat sa reflecte microundele inapoi in cuptor. Gaurile din ea sunt prea mici pentru a lasa microundele sa treaca.

Alt lucru interesant: microundele folosite la routerele care au WiFi sau in telefoanele cu WiFi se reflecta de pe peretii din casa ta in toate directiile, dar in cuptorul cu microunde acele unde sunt orientate pe o singura directie pe care merg inainte si inapoi de multe ori.

De vreme ce undele merg inainte si inapoi de multe ori in cuptor puterea lor se amplifica foarte mult si este nevoie de un material care sa o absoarba. Apa, un material numit dielectric, este numai buna pentru ca absoarbe energia si astfel se incalzeste.

Energia din microunde, pana la spectrul vizibil, este mica, numita si non-ionizanta, cu energie intre 1.24 micro eV la lungime de unda de 1 m si 1.24 mili eV la lungime de unda de 1 mm, mult-mult mai mica decat energia necesara pentru a dezbina o molecula sau a o afecta in vreun fel, pe cum fac razele UV, X sau gamma. Energia microundelor poate doar sa incalzeasca substantele.

Din imaginea de mai jos vezi ca ai nevoie de 1000 de ori mai multa energie, adica minim 1eV, pentru a ioniza apa sau mancarea ce o pui in cuptor. Microundele sunt undeva foarte aproape de zero. :
image19
(Sursa: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/First_Ionization_Energy.svg )

Asadar, pentru cei care se sperie de cuptorul cu microunde, pana acel cuptor nu genereaza macar raze UV, adica in dreapta spectrului, acolo unde ai cu rosu UV, raze X si gamma, nu ai motive sa te temi de aceasta inventie extraordinara.
image14

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Water
http://en.wikipedia.org/wiki/Properties_of_water

Energia legaturilor chimice:
http://en.wikipedia.org/wiki/Bond_energy
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_binding_energy – bun grafic cu energii de ionizare (arunca un electron de pe orbita – http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/First_Ionization_Energy.svg )- toate mai mult de 1eV iar pentru H sau O e pe la 10-15 eV iar microundele au intre 1.24 meV – 1.24 microeV – (96.485 kJ/mol = 1 eV/particle)

=> pt ionizare ai nevoie de 5 eV pt O si 13.6 eV pt H. – la fiecare el chimic cauta energia de ionizare
NU se schimba geometrial adica H-O-H nu devine O-H-H datorita legaturii chimice ( http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_bond ), care dicteaza geometria moleculelor ( http://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_geometry )
http://en.wikipedia.org/wiki/Lattice_energy
http://www.wiredchemist.com/chemistry/data/bond_energies_lengths.html – H-O 459 KJ/mol (D) adica ( http://www.wiredchemist.com/chemistry/data/constant-conversion-factors)

Calcul temperatura vs lungime de unda
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wien.html – calcul lung – unda – energie – temp
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ems1.html#c1 – lung unda- frecventa, de la c = v*λ
http://tehnocultura.ro/2012/10/01/este-temperatura-planck-cea-mai-mare-din-univers/

Repet: lumina UV afecteaza substantele la nivel molecular pentru ca are suficient de multa energie pentru a modifica legaturile in molecule. In consecinta razele UV pot dauna ADN-ului, dar nu microundele, tocmai de aceea cuptoare cu microunde sunt folosite si pentru incalzirea sangelui pentru transfuzii .

Extra:
UV are cca 3 eV- http://en.wikipedia.org/wiki/Electronvolt -> As an approximation: kBT is about 0.025 eV (≈ 290 K/11604 K/eV) at a temperature of 20 °C. sau 25 meV: the thermal energy kBT at room temperature; one air molecule has an average kinetic energy 38 meV iar 230 µeV: the thermal energy kBT of the cosmic microwave background)

Lucru interesant, lumina UV are lungimi de unda intre 10 nm si 400 nm, cam la fel de mult pe cum au nanoparticulele (<100nm), oricum mult mai mari ca dimensiunie decat atomii, care au dimensiuni ce variaza intre 25 si 270 picometri (10^-12) ori intre 0,025 nm si 0,27 nm (zona razelor X- http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_radius ). De altfel, razele X si gamma au energii foarte mari ( intre 10 si 33 eV - 13.6 eV: the energy required to ionize atomic hydrogen; molecular bond energies are on the order of 1 eV to 10 eV per bond ) si pot ioniza apa, adica pot sa arunce electronii din orbita atomilor ce formeaza molecula de apa. Sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_wave#Reversible_and_nonreversible_molecular_changes_from_visible_light Este important de avut in discutie si lungimile de unde comparate cu atomii sau celulele, pentru a ne face o idee legat de influenta radiatiilor UV, X sau gamma asupra celulelor ori chiar a unor molecule. UV sunt mari fata de atomi, insa suficient de mici incat pot sa afecteze ADN-ul si celulele. Microundele, care au lungimi de unde de 1000 000 de ori mai mari, nu actioneaza la nivel de celula. image09

2.Cum se incalzesc lucrurile pe calea undelor?

Radiatie non-ionizanta la 2.4GHz, de 13 000 de ori mai slaba decat UV sau X, trece prin apa pusa la cuptor iar aceasta se incalzeste datorita vibratiilor tot mai mari. Radiatia de 2.4 GHz face ca moleculele de apa sa schimbe directia de 2.4 miliarde de ori pe secunda ceea ce duce la vibratii si frecari intre molecule, lucru pe care il vedem noi in temperatura ridicata.

Temperatura unui corp este suma tuturor energiilor cinetice si potentiale ale moleculelor din acel corp. Altfel spus, este o masura a vitezei cu care vibreaza (agitatia moleculelor) sau se misca moleculele din acele corpuri. Imagine
image11

Cuptorul cu microunde se bazeaza pe procedeul de incalzire dielectrica prin care moleculele de apa (numite si dipoli) se rotesc continuu in timp ce se aliniaza la campul electromagnetic generat.

Cand auzim de dielectric sau dipol, atunci este vorba de molecule care contin o parte pozitiva Hidrogen, care cedeaza un electon pe care il pune in legatura cu partea negativa, Oxigenul. Oxigenul are loc pentru inca 2 electroni pe stratul electronic exterior asa ca imprumuta electroni de la 2 atomi de hidrogen.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_configuration – O are 8 electroni => 1s2 2s2 2p4 – imagine – http://en.wikipedia.org/wiki/File:Electron_orbitals.svg
http://www.ptable.com/

Cand cuptorul functioneaza este generat un camp electromagnetic care fluctueaza astfel ca moleculele de apa sunt nevoite sa schimbe directia de rotatie de 2.4 miliarde de ori pe secunda, actiune ce le face sa se loveasca de alte molecule si astfel se distribuie energia pe care noi o percepem drept caldura.

Principiul este folosit si in crearea armelor neletale prin concentrarea microundelor pe o suprafata mica din corpul uman si incalzeste pielea foarte tare pana la o adancime de jumatate de mm.

Se folosesc raze la 95 GHz, cu o lungime de unda de 3 mm, in aparate numite active denial system, de 30 de ori mai puternice decat un cuptor cu microunde iar tot ce pot face este sa incalzeasca pielea foarte mult, dar nu afecteaza oamenii in mod iremediabil.
image18
(sursa: http://www.29palms.marines.mil/News/NewsArticleDisplay/tabid/3005/Article/141081/clb-7-trains-non-lethal-weapons.aspx )

Daca un asemenea dispozitiv nu te ucide, cu atat mai putin un cuptor cu microunde.

Extra:
Detalii: http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave#Heating_and_power_application
Energie: http://en.wikipedia.org/wiki/Forms_of_energy

3. Ce este cuptorul cu microunde? istoric, oameni importanti, nivelul de azi

Imagine:
image04
(sursa : http://www.ikea.com/PIAimages/0111695_PE262620_S5.JPG )

Cuptorul este compus dintr-un magnetron, un ghid de unda si o camera de incalzire. Magentronul este un tub vidat prin care un flux de electroni care se deplaseaza intr-un camp magnetic genereaza unde electromagnetice in spectrul microundelor.

image07
( Sursa The Engineer Guy Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck )

Ghidul de unda este un canal sau culoar metalic care duce de la magnetron la camera de incalzire iar camera de incalzire este o cutie metalica ce are rolul de a reflecta microundele in interiorul acesteia.

Cuptorul cu microunde a fost creat in urma testelor cu unde radio facute de Percy Spencer care a lansat pe piata primul cuptor in 1947 sub numele de Radarange. Legenda spune ca acesta avea o ciocolata in buzunar ce s-a topit in timp ce se plimba in zona unui generator radio. De acolo si pana la primele teste cu cuptoare cu unde radio care sa incalzeasca mancarea nu a fost mult.

Pin 1955 firma Tappan, SUA, crea cuptoare cu microunde pentru uz casnic, dar erau prea mari. Abia prin 1967 Amana Corporation face cuptoare cu microunde care pot fi utilizate in casa.

Printre primele generatoare de microunde au fost magnetroane care erau formate din tuburi simple iar azi sunt folosite tuburi cu mai multe cavitati.
image15
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Cavity_magnetron )

Extra: http://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_oven

4. Cum functioneaza cuptorul cu microunde? de ce se roteste farfuria in cuptor?

Cuptorul cu microunde se bazeaza pe procedeul de incalzire dielectrica prin care moleculele de apa (sau oricare dipoli) se rotesc continuu aliniate fiind la un camp electromagentic oarecare. Cand cuptorul functioneaza este generat un camp electromagnetic care fluctueaza astfel ca moleculele de apa sunt nevoite sa schimbe directia de rotatie actiune ce le face sa intre in contact (sau se lovesc) cu alte molecule si astfel se distribuie energia pe care noi o percepem drept caldura.

Imagine
image05
( Sursa The Engineer Guy Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck )

Apa pura nu este un bun conductor electric, dar molecula de apa este un dielectric astfel ca sub influenta unui camp electromagnetic moleculele de apa se aliniaza cu acel camp.

Extra:
http://en.wikipedia.org/wiki/Water#Chemical_and_physical_properties
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_heating#Mechanism
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_heating
image08

De ce? Pentru ca apare un mic camp electric in molecule iar sarcinile pozitive (H) se orienteaza catre sursa campului electric iar sarcinile negative (O) in partea opusa.

Incalzirea se face doar pe anumite portiuni, pe acolo unde apare fluctuatia campului electromagnetic ori pe unde unda fluctueaza:
image06
( Sursa The Engineer Guy Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck )

Se creeaza o unda stationara cu noduri, loc unde nu incalzeste, si anti-noduri – puncte unde unda fluctueaza iar mancarea este incalzita.
image10
( Sursa The Engineer Guy Youtube – https://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck )

Spunem ca avem de-a face cu unde stationare daca unda este reflectata pe aceeasi directie de unde a venit astfel ca vei vedea ca mancarea va ramane mereu incalzita numai in zonele de fluctuatie.

Extra
http://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave

Levitația acustică ajută medicina


http://tehgeektive.com/2014/01/03/levitation-through-sound-now-with-3d-manipulation-video/

Tocmai de aceea farfuriile trebuie sa se roteasca in cuptor. Rotirea mancarii in cuptor asigura o incalzire uniforma. Incalzirea are loc in zona de contact iar mancarea nu este incalzita din interior catre exterior. In locul unde unda fluctueaza mancarea de incalzeste iar restul zonelor se incalzesc prin contact direct sau, alftel spus, prin conductie.

Cuptoarele sunt astfel create incat sa foloseasca radiatie cu lungime de unda care trebuie sa incapa in camera de incalzire. De obicei se alege intre 3 – 6 cm in asa fel incat sa incapa 1,5 lungimi de unda in cuptor.

Dat fiind ca metalul reflecta undele electromagnetice si pentru ca microundele folosite au lungimi de unde de ordinul centrimetrilor vei vedea ca o plasa metalica este suficienta pentru a nu da voie microundelor sa iasa din cuptor.

Extra:
– calcul microunde (si unde electromagnetice):
image16
– video: http://www.youtube.com/watch?v=kp33ZprO0Ck

– efecte adverse, daca are, si ce atentionari legate de functionare sunt de precizat?

5. Recomandari

Nu se introduce metal, nu se lasa mancarea prea mult in cuptor, se asigura ca usile sunt bine inchise.

Stiri – 1- 11 aprilie 2014
1. BICEP 2 – unde rgavitationale vazute, confirmat un model inflationar
http://stiintasitehnica.com/stiri/o-stire-importanta-despre-inceputul-universului

Telescopul BICEP-2, amplasat la Polul SUD a putut detecta polarizarea luminii provenita din momentul Big Bang in cadrul fondului cosmologic de radiatii.

Radiotelescopul, coordonat de cercetatori de la Caltech si Jet Propulsion Laboratory, din SUA, a avut misiunea de a confirma sau infirma existenta polarizarii B in lumina provenita de la Big Bang.
image02
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/BICEP2 )

Se presupnea ca, in momentul Big Bang, energiile enorme ar fi determinat forta gravitationala sa creeze valuri in spatiu-timp iar acele valuri ar fi creat lumina polarizata intr-un anumit fel, numita polarizare B. Cu alte cuvinte, daca BICEP-2 confirma prezenta polarizarii B, atunci era clar ca ca vedem undele gravitationale in actiune, unde care s-au lasat destul de greu detectate.
image03
Modul B de polarizare, observat cu ajutorul instrumentului BICEP2 de la Polul Sud (Credit: CfA)

Nivelul de încredere în rezultate, sau mai tehnic spus, semnificația statistică, un parametru care poartă numele de sigma, are, în acest caz, valoarea 5, ceea ce ar însemna că există o șansă din 3,5 milioane, ca rezultatele să fie rezultatul întâmplării. În fizică, un sigma egal cu cinci semnifică faptul că avem de-a face cu o descoperire.

Datele obținute de echipa de cercetători de la CfA confirmă încă o dată teoria Big Bang-ului inflaționar. Aceasta fusese deja confirmată prin observațiile realizate de sondele spațiale WMAPși Planck.

Vor putea fi eliminate modelele de inflație care propun ca moment de start al acestui fenomen mai târziu de o trilionime de trilionime de trilionime de secundă după Big Bang.

2. Electrosocuri pentru vindecarea unor tipuri de paralizie

http://brain.oxfordjournals.org/content/early/2014/04/07/brain.awu038.full

In 2011 doctori de la Institutul National al Sanatatii din SUA au reusit sa redea capacitati motorii unui barbat Rob Summers ce a suferit de paralizie iar anul acesta inca 3 oameni au avut norocul acesta.

Prin metoda numita stimulare epidurala se pune un implant pe peretele exterior al maduvei spinarii iar acest implant face legatura intre corp si restul maduvei spinarii.

Curentul electric poate trece in ambele sensuri iar pacientul isi poate recupera o parte din miscari.
image13
(sursa http://www.nibib.nih.gov/news-events/newsroom/reawakening-spinal-cord-circuits-shows-promise-paralyzed)

3. Satelitul Enceladus al planetei Saturn are apa lichida

Sursa: https://www.youtube.com/watch?v=ao54Hxj6NI8&feature=em-uploademail

Enceladus are 500 de km in diametru si este unul dintre cei 62 de sateliti care orbiteaza planeta Saturn si are oceane ascunse sub suprafata.
image01

(sursa NASA – http://www.nasa.gov/press/2014/april/nasa-space-assets-detect-ocean-inside-saturn-moon/#.U0e16fkuuAk )

NASA si Caltech au confirmat faptul ca Enceladus are un ocean sub gheata. Inca de prin anul 2005 se presupunea ca exista un asemeena ocean cand sonda spatiala Cassini a vazut jeturi de apa iesind de printre muntii de gheata. Problema: nu se stia de unde ar putea exista o srsa de caldura care sa mentina oceanele in forma lichida.

Sonda Cassini a masurat campul gravitational al Enceladus si a descoperit ca in zona Polului Sud campul este mai puternic. Cercetatorii au stabili ca acolo se afla apa in stare lichida pe o suprafata de 82 000 km, si o adancime pe 10 km sub o crusta de gheata de 30 – 40 de kilometri.

Daca avem apa acolo,atunci exista sansa de a exista si viata, mai specific microorganisme extremofile. Un alt candidat al vietii in sistemul solar este satelitul Europa al planetelei jupiter despre care se crede ca ar contine tot un asemenea ocean lichid.

Categories
Podcasts

Tehnocultura 001: TVS – Cuptorul cu microunde

Cuptorul cu microunde – Episod difuzat la TVS in data de 14 oct 2014, orele 20:30.

Ce este cuptorul cu microunde? Este nociv? Cum functioneaza? Cum s-a ajuns la crearea unui asemenea aparat? Afla mai multe din filmul de mai sus si din transcriptul acestuia publicat pe tehnocultura.ro:

Interviu cu Domnul Ioan Abrudan, Rector Universtitatea “Transilvania” Brasov despre inventii si inovatie la Brasov si despre lansarea Institutui de Cercetari.

Subscribe in iTunes