Mikrovlnný ohřev je do značné míry způsoben měnícími se elektrickými a magnetickými poli (tj. „mikrovlnami“), která jsou vyzařována vaší mikrovlnnou troubou a ovlivňují polární molekuly . Jak se směr elektrického pole v průběhu času mění, polární molekuly (často vody) se pokoušejí sledovat pole změnou své orientace uvnitř materiálu, aby se zoradily podél siločar v energeticky příznivé konfiguraci (jmenovitě s pozitivní strana směřující ve stejném směru jako siločáry). Protože tyto molekuly rychle mění směr ( minimálně milionkrát za sekundu ), získávají energii – což zvyšuje teplotu materiálu. Tento proces se nazývá dielektrický ohřev .

Voda však není jedinou polární molekulou na světě. Můžete si sami vyzkoušet, že většina plastů ned „t se v mikrovlnné troubě zahřívá, zatímco většina skleněných a keramických předmětů ano. mikrovlnná trouba, která roztaví vaši plastovou misku, má více společného s přehřátím jídla než s přehřátím nádoby na jídlo.

EDIT: Poté, co jsem provedl průzkum zaměřený na některé otázky uvedené v komentářích k tomuto příspěvku, našel jsem několik velmi zajímavých informací o tom, proč se sklo a keramika zahřívají v mikrovlnné troubě, o které se zde podělím .

Nejprve je podle tohoto článku z Královské společnosti pro chemii takzvaná „kameninová“ keramika vypalována kategoricky níže teploty než „kamenina“. Výsledkem je, že nezanedbatelné množství molekul vody zůstane uvnitř dnes zdánlivě suchého „kameniny“, zatímco velká převaha molekul vody v „kameni“ byla odstraněna v důsledku vyšší vypalovací teplota. Závěrem je, že kameninová keramika se v mikrovlnné troubě zahřívá, protože má v sobě molekuly polární vody, které podléhají dielektrickému ohřevu. Na druhou stranu, kamenina (a zjevně porcelán) se nebude ohřívat v mikrovlnné troubě kvůli příslušnému nedostatku molekul vody. Ať tak či onak, stále bych nedoporučoval mikrovlnnou troubu babiččiny porcelánové porcelánu zjistit.

Zadruhé, skleněná „molekulární struktura je zjevně místně čtyřboká, ale bez řádu dlouhého dosahu (tj. jde o amorfní pevnou látku), což znamená, že v molekulární struktuře skla mají tendenci být mezery pro iontové nečistoty (většinou sodík, viz toto vysvětlení toho, jak se sklo vyrábí, aby získal představu o chemikálie, které vstupují do konečného produktu). Tyto nečistoty jsou vázány pouze volně a jsou schopné se pohybovat v amorfní struktuře skla. Tyto ionty sodíku nebo jiných prvků mají síťový náboj (jsou ionty ), což znamená, že oscilační elektrické pole produkované mikrovlnnou troubou způsobí, že ionty poskakují tam a zpět a získávají energii.Myšlenka je velmi podobná rotacím polárních molekul (které mají elektrický dipól , ale žádný síťový náboj), ale mechanismus je jiný (jmenovitě translační energie spíše než rotační energie).

Takže souhrnně řečeno, keramika se zjevně zahřívá, protože stále obsahuje trochu vody, zatímco sklo se zahřívá hlavně kvůli přítomnosti částečně volných nabitých iontů.

Komentáře

• I ‚ si nejsem jistý, jak dobře se molekulární model vztahuje na sklo. Mechanismus jádra spočívá v tom, že hmota, která má být ohřívána, má vnitřní elektrická pole kvůli nerovnoměrné hustotě náboje. Pokud se vnější elektrické pole střídá, vnitřní pole nebude mít nikdy schopnost se vyrovnat.
• Nelíbí se mi ‚ tento druh odpovědi: najdu to zavádějící, protože si ‚ nemyslím, že to vysvětluje dielektrické ztráty. Důkazem je, že magnetické ztráty jsou maximální, když je úhel mezi polem a polarizací nejvyšší.
• Myslím, že keramiku lze v peci zahřát, protože obsahuje vodu, ne proto, že je polární. Věřím také, že se sklo v troubě neohřívá (neprovedl jsem ‚ kontrolovaný experiment, ale pamatuji si, že jsem ohříval sklenici čaje a horní část sklenice byla chladnější) .
• Dobrý kus keramiky, který byl správně vypálen, by měl být zcela bez vlhkosti. Nyní možná ohřívaný materiál je glazura, a ne hlína, ale to je ‚ jiný problém. Sklo je další věc. Existuje enormní množství různých receptur ze skla, z nichž některé budou ohřívat v mikrovlnné troubě a některé nevyhrají ‚ t. ‚ nejsem odborník na chemii všeho skla a veškeré keramiky, ale ‚ se pokusím provést malý průzkum, jakmile se můžu dostat na počítač (nejen na můj telefon). Mezitím si můžete dát do mikrovlnky prázdnou sklenici nebo hrnek na kávu a uvidíte sami.
• Pokud se chystáte provést tento experiment, dávejte pozor na použitý plast; některé (např. melamin použitý v “ nerozbitných “ talířích a nádobách) se nejen značně zahřejí, ale mohou také výbušně prasknout a / nebo uvolněte formaldehyd. Vůně vaší kuchyně na věky.

Tohle není o vodě

Mikrovlnný ohřev nemá ve skutečnosti nic společného s obsahem vlhkosti položek. Má vše společného s množstvím elektrických dipólů ( polární molekuly ) v předmětné položce. Molekuly vody (s mnoha dalšími organickými molekulami) jsou náhodou elektrické dipóly. (To znamená, že jedna strana molekuly má kladný náboj a druhá strana má záporný náboj.)

Když trouba používá k výrobě elektrického pole mikrovlnnou troubu, vše elektrické dipóly se pohybují, aby se vyrovnaly s daným polem. Pokud se směr tohoto pole rychle převrátí, dáte těmto dipólům kinetickou energii. Když zvýšíte kinetickou energii skupiny molekul, zvýšíte teplotu této skupiny .

Jakýkoli materiál obsahující značné množství vyvolených Rické dipóly se zahřívají v mikrovlnné troubě. Rezonance molekul vody také nemají nic společného s ohříváním jídla v mikrovlnných troubách. Oscilace vln v mikrovlnných troubách je příliš pomalá na to, aby mohla hrát roli rezonance.

Další informace najdete v článcích wikipedia o mikrovlnných troubách a Dielektrické topení , které by měly na vaše otázky odpovědět důkladněji.

Komentáře

• Otázka, že jinak jemné odpovědi PipperChip i @Geoffrey chybí, je důvod, proč je pohyb polárních molekul v mikrovlnném poli absorpční? Koneckonců, pohybují se synchronně podél čar elektrického pole, které lze docela dobře modelovaný jako harmonický pohyb s třením. Co způsobuje tření?
• @ user31748 Teplota systému je ve skutečnosti jen statistickým měřítkem celkové vnitřní energie. Molekuly se vzrušují rotačně, což zvyšuje vnitřní energie, čímž se zvyšuje teplota. Pravděpodobně byste měli vzít tuto analogii tření s rezervou.
• Bylo mi řečeno, abych omezil na soli … Dobře, vnitřní energie se zvyšuje, ale zůstává otázka: je-li zvýšení vnitřní energie způsobeno ztrátou. Normálně a koherentně oscilující dipóly se nějak stávají neuspořádanými. Jak? V případě feromagnetismu je “ tření “ mezi sousedními doménami, ale co dielektrika?Myslím, a to je jen neinformovaný odhad, sousední dipóly interagují elektricky a tato interakce se šíří. Jaký je skutečný mechanismus rozptylu?
• Dochází nejen k dokonale koherentnímu oscilačnímu pohybu molekul – vždy existuje nějaký náhodný pohyb supervelmoci. Existuje tedy šance, že dvě molekuly na sebe narazí – čím rychleji se otáčejí, tím větší je přenos energie. To zase zvyšuje nesoudržnost, která udržuje disipační mechanismus.
• Jak jsem řekl, nerozumím, ale vím , že mikrovlnná trouba ‚ Provozní frekvence nemá absolutně nic společného s vodou nebo jakoukoli jinou rezonanční frekvencí materiálu. Jakákoli náhoda je náhodná. Kmitočtová pásma ISM (průmyslově-vědecko-lékařská) vydávaná komisí FCC byla určena regulačními / byrokratickými / interferenčními úvahami, nikoli fyzikou.

Nemyslím si, že je to dielektrické vytápění .. je to spíše podobné indukčnímu vytápění .. vytváření vířivých proudů (převážně povrchových), které se ohřívají odporovým ohřevem. Nejlepší materiál by být mírně elektricky vodivou látkou .. proto keramika obsahující atomy kovů teplo – kde keramika obsahující výhradně atomy oxidů kovů – ne!

Je to prostředí střídavého proudu, takže by bylo přesnější odkazovat na reaktivní impedanci objektu (a ne na ohmický odpor).