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微波爐發明的契機:巧克力糖怎麼熔化了?

微波爐的發明者史班賽(Percy Spencer, 1894-1970),當時是美國一家高科技電器公司的員工,負責磁控電子管的改良和生產。他從隨身攜帶的巧克力糖熔化現象,發現微波有烹調食物的能量,進而啟發微波爐的發明,改變了人們的生活!
 
 
 
微波爐的原理

微波爐用微波的能量煮熟食物。微波是電磁波的一種,微波爐放出來的微波頻率是 2.45 GHz(GHz, 109 cycles/sec),它的功率是 300 ~ 1,000 瓦。微波爐能煮食物的原理是,微波的能量被食物中的水分吸收而引發水分子旋轉,水分子的旋轉能位差正好與微波頻率相當,分子旋轉的能量變成熱能,也就提高了食物的溫度。

微波爐是家家戶戶必備的廚房用具,乾淨俐落,尤其融化冷凍的食物更是方便。化學家也曾經利用微波爐來促進化學反應。

微波爐的發明者——伯西.史班賽(Percy Spencer)

微波爐的發明者是美國伯西.史班賽(Percy Spencer, 1894-1970),他的美國專利是 #2,495,429(1946 年)。史班賽出生於緬因州的 Howland,一歲半的時候,父親就去世了,接著媽媽離家他嫁,叔叔就領養了他。史班賽 7 歲的時候,叔叔也去世了,他再次成為孤兒,小學也沒念完就去打工。

史班賽有好奇和好學的精神,跟人家做了 2 年電氣學徒,變成無所不通的電氣修理員。1912年 當鐵達尼號沉沒於大海時,從報紙上看到那時無線電報員的救人英雄行為使史班賽大為感動,18 歲就進入海軍無線電學校學習無線電工程。他並沒有提起他那有限的教育程度,但他以自修力求上進,自己找書學習三角、代數、物理、化學、冶金學等,無師自通,完成了無線電學校的課程。

幾年後(1925 年左右),他找到雷氏恩公司(Raytheon Corporation)的無線電技工工作。在雷氏恩公司的工作期間,他發揮了求真的態度和好奇心,一共發明也申請到一百五十多個專利。

求真務實,意外發明微波爐

二次世界大戰期間,美國雷氏恩公司是一家高科技電器公司,也是國防工程的承包商。雷氏恩公司負責製造有關雷達(RADAR 是 Radio Detection And Ranging 的簡寫)裝置的磁控電子管,雷達是利用微波來偵察敵軍的飛機和軍艦的動向,現在雷達也可用來測定雨量、預報天氣等。史班賽在雷氏恩公司的工作,是負責磁控電子管的改良和生產。

1945 年的一個夏天下午,史班賽正在試驗一個新改良的高能量磁控電子管。他有吃零食的習慣,口袋裡常放著巧克力糖,那天他發現放在口袋裡的巧克力糖熔糊掉了。他推想:有可能是剛才在大太陽下散步時熔糊掉的,但也有可能是新的磁控電子管釋放出來的微波作怪。第二天,他就進一步做了一個小試驗:他要他的助手去買一包玉米,他把這包玉米放在磁控電子管的正前面,扭開電波,幾分鐘後,玉米竟然爆開來,弄得滿屋子都是玉米花。這時候他已經推定微波的能量有煮沸、熔糊巧克力糖的功能。

接著他又做了第二個試驗:他找到一個舊的金屬小茶壺,在茶壺的旁邊開了一個小洞,且在茶壺裡放了一個生雞蛋,並把磁控電子管的微波對準那茶壺的小洞,扭開電波,看看能不能把生蛋煮熟。這時剛好有一位同事來看他,同事好奇,走近茶壺的旁邊,正要彎腰去看茶壺裡的蛋有什麼變化,但剎那間,蛋竟然爆開了,蛋黃由小洞噴出來,沾滿這位同事的臉孔。

這二個試驗證實了他的推想,並於 1946 年提出專利申請 [編按]。1947 年雷氏恩公司就推出第一個商業專用的微波烤箱,專門供給餐廳、火車和輪船使用。1955 年家庭用的微波爐才上市,很快就大受歡迎。

史班賽的貢獻

史班賽雖然小學都沒有畢業,但他找到自己的喜愛,進而力求上進,自我學習基礎數學、物理、化學等,無師自通,有連接貫穿的能力,求真務實的精神,因此能把巧克力糖的熔糊現象加上磁控電子管功能而發明了微波爐,打破傳統的加熱方法,而達成加乘作用(synergy)。

史班賽除了發明微波爐外,還發明了高能量的磁控電子管的製造,這對二次世界大戰期間的雷達改良製造有很大貢獻,他曾因這項貢獻榮獲美國海軍的卓越公共服務獎(Distinguished Public Service Award)。後來他成為雷氏恩公司的副總裁和資深理事,在他退休之前,雷氏恩公司還把一棟新的大樓命名為史班賽大廈。

他一生輝煌的奮鬥史、創造和發明,確實為人類帶來數不盡的方便和享受,也就備受種種表揚。他被選入國家傑出發明名人館(National Inventors Hall of Fame),麻州州立大學也曾經贈給他榮譽博士學位,他還被美國藝術科學學院(American Academy of Arts and Sciences)選為院士。
 
 
2019/10/07編按:
申請專利日期為1945年10月8日,參考資料:https://patents.google.com/patent/US2495429A/en
 
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