Mikrobølgevarme er stort set forårsaget ved at skifte elektriske og magnetiske felter (dvs. “mikrobølgerne”), som udsendes af din mikrobølgeovn, der påvirker polære molekyler . Når retningen af det elektriske felt ændrer sig over tid, forsøger de polære molekyler (ofte af vand) at følge feltet ved at ændre deres orientering inde i materialet for at stille sig langs feltlinjerne i en energisk gunstig konfiguration (nemlig med den positive side, der peger i samme retning som feltlinjerne). Da disse molekyler hurtigt skifter retning ( millioner gange pr. Sekund mindst ), får de energi – hvilket øger materialets temperatur. Denne proces kaldes dielektrisk opvarmning .

Vand er dog ikke det eneste polære molekyle i verden. Du kan selv teste, at de fleste plastmaterialer ikke “t opvarmes i en mikrobølgeovn, mens de fleste glas- og keramikgenstande gør det. Så en mikrobølgeovn, der smelter din plastskål, har mere at gøre med, at den overopvarmer din mad end overophedning af madens beholder.

EDIT: Efter at have undersøgt nogle spørgsmål, der blev rejst i kommentarerne til dette indlæg, har jeg fundet nogle meget interessante oplysninger om, hvorfor glas og keramik varmes op i mikrobølgeovnen, som jeg vil dele her .

Først og fremmest ifølge denne artikel fra Royal Society of Chemistry såkaldte “keramik” keramik affyres mod kategorisk lavere temperaturer end “stentøj.” Som et resultat forbliver en ikke-ubetydelig mængde vandmolekyler inde i det nu tilsyneladende tørre “lergods”, mens den store overvægt af vandmolekyler i “stentøj” er blevet fjernet som et resultat af jo højere fyringstemperatur. Konklusionen er, at keramik af keramik opvarmes i mikrobølgeovnen, fordi de har de polære vandmolekyler i sig, der gennemgår dielektrisk opvarmning. På den anden side opvarmes stentøj (og tilsyneladende porcelæn) ikke i mikrobølgeovnen på grund af deres respektive mangel på vandmolekyler. Uanset hvad, vil jeg stadig ikke anbefale at mikrobølgeovne til din bedstemors porcelænporslin for at finde ud af det.

For det andet er “molekylær struktur af glas tilsyneladende lokalt tetraedrisk men uden lang rækkefølge (dvs. det er et amorft fast stof), hvilket betyder at der har tendens til at være mellemrum i glassets molekylære struktur for at imødekomme ioniske urenheder (for det meste natrium, se denne forklaring om, hvordan glas fremstilles for at få en idé om kemikalier, der går ind i slutproduktet. Disse urenheder er kun løst bundet og er i stand til at bevæge sig inden i glassets amorfe struktur. Disse ioner af natrium eller andre grundstoffer har en nettoladning (de er ioner trods alt), hvilket betyder, at det oscillerende elektriske felt, der produceres af mikrobølgeovnen, får ionerne til at skubbe frem og tilbage og vinde energi.Ideen ligner meget rotationer af polære molekyler (som har en elektrisk dipol men uden nettoladning), men mekanismen er forskellig (nemlig translationel energi snarere end rotationsenergi).

Så sammenfattende opvarmes keramik tilsyneladende, fordi de stadig indeholder noget vand, mens glas opvarmes hovedsagelig på grund af tilstedeværelsen af halvfrie, ladede ioner.

Kommentarer

• I ‘ Jeg er ikke sikker på, hvor godt den molekylære model gælder for glas. Kernemekanismen er, at det materiale, der skal opvarmes, har interne elektriske felter på grund af den ikke-ensartede ladningstæthed. Hvis det eksterne elektriske felt skifter, vil det interne felt aldrig have mulighed for at justere.
• Jeg kan ikke ‘ ikke virkelig lide denne form for svar: Jeg finder det vildledende, fordi jeg ikke ‘ ikke tror, at dette forklarer de dielektriske tab. Beviset er, at de magnetiske tab er maksimale, når vinklen mellem feltet og polarisationen er den højeste.
• Jeg antager, at keramik kan opvarmes i ovnen, fordi de indeholder vand, ikke fordi de er polære. Jeg tror også, at glas ikke opvarmes i ovnen (gjorde ikke ‘ et kontrolleret eksperiment, men jeg husker, at jeg varmet et glas te, og den øverste del af glasset var koldere) .
• Et godt stykke keramik, der er fyret korrekt, burde være helt fri for fugt. Nu er det materiale, der opvarmes, måske glasuren og ikke leret, men at ‘ er et andet problem. Glas er en anden sag. Der er et enormt antal forskellige glasformler, hvoraf nogle bliver opvarmet i en mikrobølgeovn, og andre vandt ‘ t. Jeg ‘ er ikke ekspert på kemi af alt glas og al keramik, men jeg ‘ Jeg prøver at lave lidt research, når jeg kan komme på en computer (ikke kun min telefon). I mellemtiden er du velkommen til at sætte et tomt glas eller et kaffekrus i din mikrobølgeovn og se selv.
• Hvis du vil gøre dette eksperiment, skal du være forsigtig med den plastik, du bruger; noget (f.eks. den melamin, der anvendes i ” ubrydeligt ” plader og køkkengrej) vil ikke kun varme op betydeligt, men kan også knække eksplosivt og / eller frigive formaldehyd. Stinker dit køkken i årevis.

Dette handler ikke om vand

Opvarmning af mikrobølgeovn har faktisk intet at gøre med fugtighedsindholdet i genstande. Det har alt at gøre med mængden af elektriske dipoler ( polære molekyler ) i emnet, der bekymrer sig. Vandmolekyler (med mange andre organiske molekyler) tilfældigvis er elektriske dipoler. (Det vil sige, den ene side af molekylet har en positiv ladning og den anden side har en negativ ladning.)

Når ovnen bruger en mikrobølgeovn til at fremstille et elektrisk felt, alle elektriske dipoler bevæger sig for at tilpasse sig det felt. Hvis retning af dette felt hurtigt vender, giver du disse dipoler kinetisk energi. Når du øger en gruppe af molekylers” kinetiske energi, øger du temperaturen i den gruppe .

Ethvert materiale, der indeholder betydelige mængder valgt ric dipoles opvarmes i en mikrobølgeovn. Også resonans af vandmolekyler har intet at gøre med opvarmning af mad i mikrobølgeovne. Svingningerne i bølgerne i mikrobølgeovne er for langsomme til, at resonans kan spille en rolle.

For yderligere læsning, se wikipedias artikler om Mikrobølgeovne og Dielektrisk opvarmning , som skal besvare dine spørgsmål mere grundigt.

Kommentarer

• Spørgsmålet, som de ellers fine svar fra både PipperChip og @Geoffrey savner, er, hvorfor bevægelsen af polære molekyler i et mikrobølgefelt er absorberende? Når alt kommer til alt bevæger de sig synkroniseret langs de elektriske feltlinjer, der kan være ganske godt modelleret som harmonisk bevægelse med friktion. Hvad forårsager friktionen?
• @ user31748 Faktisk er temperaturen i et system kun et statistisk mål for den samlede indre energi. Molekylerne bliver ophidset rotation, hvilket øger den indre energi og dermed øge temperaturen. Du bør nok tage denne friktionsanalogi med et saltkorn.
• Jeg fik besked på at skære ned på salt … Ok den interne energi stiger, men spørgsmålet er stadig: givet stigningen i intern energi, hvad der er årsagen til spredning. På en eller anden måde bliver de normalt og sammenhængende oscillerende dipoler uordnede. Hvordan? I tilfælde af ferromagnetisme er ” friktion ” mellem nærliggende domæner, men hvad med dielektrikum?Jeg tror, og dette er bare et uinformeret gæt, de nærliggende dipoler interagerer elektrisk, og at interaktionen udbreder sig. Hvad er den virkelige spredningsmekanisme?
• Der foregår ikke bare perfekt sammenhængende oscillerende bevægelse af molekylerne – der er altid en tilfældig bevægelse med superkraft. Så der er en chance for, at to molekyler rammer hinanden – jo hurtigere de roterer, jo større overføres energi. Dette øger igen inkohærensen, der opretholder spredningsmekanismen.
• Som jeg sagde, forstår jeg ikke, men jeg gør ved, at mikrobølgeovnen ‘ s driftsfrekvens har absolut intet at gøre med vand eller nogen anden materiel resonansfrekvens overhovedet. Enhver tilfældighed er tilfældig. ISM-båndfrekvenserne (industri-videnskabelig-medicinsk) givet af FCC blev bestemt af regulatoriske / bureaukratiske / interferensovervejelser ikke af fysik.

Jeg tror ikke, det er dielektrisk opvarmning .. det er mere beslægtet med induktiv opvarmning .. etablering af hvirvelstrømme (stort set overfladisk), som opvarmes gennem modstandsvarme. Det bedste materiale ville være moderat elektrisk ledende stof .. Derfor er keramik, der indeholder metalatomer, varme – hvor keramik, der udelukkende indeholder metaloxidatomer, ikke gør det!

Det er et AC-miljø, så det ville være mere nøjagtigt at henvise til objektets reaktive impedans (og ikke dets ohmske modstand).