El calentamiento por microondas se debe principalmente por los campos eléctricos y magnéticos cambiantes (es decir, las «microondas») que emite su horno de microondas que afectan a moléculas polares . A medida que la dirección del campo eléctrico cambia con el tiempo, las moléculas polares (a menudo, de agua) intentan seguir el campo cambiando su orientación dentro del material para alinearse a lo largo de las líneas del campo en una configuración energéticamente favorable (es decir, con el positivo lado apuntando en la misma dirección que las líneas de campo). A medida que estas moléculas cambian de dirección rápidamente ( millones de veces por segundo al menos ), obtienen energía, lo que aumenta la temperatura del material. Este proceso se denomina calentamiento dieléctrico .

Sin embargo, el agua no es la única molécula polar en el mundo. Puedes comprobar por ti mismo que la mayoría de los plásticos no «t se calientan en un microondas, mientras que la mayoría de los objetos de vidrio y cerámica sí lo hacen. horno de microondas, derretir su recipiente de plástico tiene más que ver con sobrecalentar la comida que sobrecalentar el recipiente de esa comida.

EDIT: Después de investigar un poco para abordar algunas preguntas que surgieron en los comentarios de esta publicación, encontré información muy interesante sobre por qué el vidrio y la cerámica se calientan en el microondas que compartiré aquí .

En primer lugar, de acuerdo con este artículo de la Royal Society of Chemistry, las cerámicas llamadas «loza de barro» se hornean a niveles categóricamente inferiores temperaturas que el «gres». Como resultado, una cantidad no despreciable de moléculas de agua permanece dentro de la «loza» ahora aparentemente seca, mientras que la gran preponderancia de moléculas de agua en la «loza» se ha eliminado como resultado de la temperatura de cocción más alta. La conclusión es que la cerámica de barro se calienta en el microondas porque contiene las moléculas de agua polares que se someten a un calentamiento dieléctrico. Por otro lado, el gres (y aparentemente la porcelana) no se calentará en el microondas debido a su respectiva falta de moléculas de agua. De cualquier manera, todavía no recomendaría poner en el microondas la porcelana de porcelana de su abuela para averiguarlo.

En segundo lugar, la «estructura molecular del vidrio es aparentemente localmente tetraédrica pero sin orden de largo alcance (es decir, es un sólido amorfo) lo que significa que Suele haber espacios en la estructura molecular del vidrio para acomodar las impurezas iónicas (principalmente sodio, consulte esta explicación de cómo se fabrica el vidrio para tener una idea de la sustancias químicas que entran en el producto final). Estas impurezas solo están unidas de manera suelta y pueden moverse dentro de la estructura amorfa del vidrio. Estos iones de sodio u otros elementos tienen una carga neta (son iones después de todo) lo que significa que el campo eléctrico oscilante producido por el horno de microondas hace que los iones se muevan hacia adelante y hacia atrás, ganando energía.La idea es muy similar a las rotaciones de las moléculas polares (que tienen un dipolo eléctrico pero sin carga neta), pero el mecanismo es diferente (es decir, energía de traslación en lugar de que la energía de rotación).

Entonces, en resumen, la cerámica aparentemente se calienta porque aún contiene algo de agua, mientras que el vidrio se calienta principalmente debido a la presencia de iones cargados semi-libres.

Comentarios

• Yo ‘ no estoy seguro de qué tan bien se aplica el modelo molecular al vidrio. El mecanismo central es que la materia a calentar tiene campos eléctricos internos debido a la densidad de carga no uniforme. Si el campo eléctrico externo se alterna, el campo interno nunca tendrá la capacidad de alinearse.
• No ‘ realmente me gusta este tipo de respuesta: lo encuentro engañoso porque no ‘ creo que esto explique las pérdidas dieléctricas. La prueba es que las pérdidas magnéticas son máximas cuando el ángulo entre el campo y la polarización es más alto.
• Creo que la cerámica se puede calentar en el horno porque contiene agua, no porque sea polar. Además, creo que el vidrio no se calienta en el horno (no ‘ no hice un experimento controlado, pero recuerdo haber calentado un vaso de té y la parte superior del vaso estaba más fría). .
• Una buena pieza de cerámica que haya sido cocida correctamente debe estar completamente libre de humedad. Ahora, tal vez el material que se está calentando sea el esmalte y no la arcilla, pero eso ‘ es un problema diferente. El vidrio es otro asunto. Hay una enorme cantidad de fórmulas de vidrio diferentes, algunas de las cuales se calentarán en un microondas y otras ‘ t. ‘ no soy un experto en la química de todo el vidrio y la cerámica, pero ‘ intentaré investigar un poco una vez que puede acceder a una computadora (no solo a mi teléfono). Mientras tanto, siéntase libre de poner un vaso o taza de café vacía en su microondas y compruébelo usted mismo.
• Si va a hacer este experimento, tenga cuidado con el plástico que usa; algunos (p. ej., la melamina utilizada en platos y utensilios de cocina » irrompibles «) no solo se calentarán considerablemente, sino que también pueden agrietarse explosivamente y / o liberar formaldehído. Apesta a tu cocina por mucho tiempo.

Esto no es sobre el agua

El calentamiento por microondas en realidad no tiene nada que ver con el contenido de humedad de los artículos. Tiene mucho que ver con la cantidad de dipolos eléctricos ( moléculas polares ) en el tema de interés. Las moléculas de agua (con muchas otras moléculas orgánicas) resultan ser dipolos eléctricos (es decir, un lado de la molécula tiene una carga positiva y el otro lado tiene una carga negativa.)

Cuando el horno usa un microondas para crear un campo eléctrico, todos dipolos eléctricos se mueven para alinearse con ese campo. Si la dirección de ese campo cambia rápidamente, le da energía cinética a estos dipolos. A medida que aumenta la energía cinética de un grupo de moléculas, aumenta la temperatura de ese grupo .

Cualquier material que contenga cantidades significativas de elect Los dipolos ric se calentarán en un microondas. Además, la resonancia de las moléculas de agua no tiene nada que ver con calentar alimentos en hornos microondas. Las oscilaciones de las ondas en los hornos microondas son demasiado lentas para que la resonancia juegue un papel.

Para obtener más información, consulte los artículos de wikipedia sobre hornos microondas y Calefacción dieléctrica , que deberían responder a sus preguntas de manera más detallada.

Comentarios

• La pregunta que las buenas respuestas tanto de PipperChip como de @Geoffrey pasan por alto es ¿por qué el movimiento de las moléculas polares en un campo de microondas es absorbente? Después de todo, se mueven en sincronía a lo largo de las líneas del campo eléctrico que pueden ser bastante bien modelado como movimiento armónico con fricción. ¿Qué causa la fricción?
• @ user31748 En realidad, la temperatura de un sistema es solo una medida estadística de la energía interna general. Las moléculas se excitan rotacionalmente lo que aumenta la energía, aumentando así la temperatura. Probablemente debería tomar esa analogía de la fricción con un grano de sal.
• Me dijeron que redujera sobre la sal … Ok la energía interna aumenta, pero la pregunta sigue siendo: concedido el aumento de la energía interna cuál es la causa de la disipación. De alguna manera, los dipolos que oscilan normal y coherentemente se desordenan. ¿Cómo? En el caso del ferromagnetismo, la » fricción » se da entre dominios vecinos, pero ¿qué pasa con los dieléctricos?Creo, y esto es solo una suposición desinformada, los dipolos vecinos interactúan eléctricamente y esa interacción se propaga. ¿Cuál es el mecanismo de disipación real?
• No solo hay un movimiento oscilatorio perfectamente coherente de las moléculas, siempre hay algún movimiento aleatorio de superpotencia. Por lo tanto, existe la posibilidad de que dos moléculas se golpeen entre sí: cuanto más rápido giran, mayor es la transferencia de energía. Esto, a su vez, aumenta la incoherencia que sostiene el mecanismo de disipación.
• Como dije, no entiendo, pero sí sé que el horno microondas ‘ s frecuencia de funcionamiento no tiene absolutamente nada que ver con el agua o cualquier otra frecuencia de resonancia de material en absoluto. Cualquier coincidencia es coincidencia. Las frecuencias de banda ISM (industrial-científico-médico) dadas por la FCC fueron determinadas por consideraciones regulatorias / burocráticas / de interferencia, no por la física.

No creo que sea calentamiento dieléctrico … es más parecido al calentamiento inductivo … el establecimiento de corrientes parásitas (en gran parte superficiales) que calientan mediante calentamiento por resistencia. El mejor material sería ser una sustancia moderadamente conductora de electricidad … por lo tanto, las cerámicas que contienen átomos metálicos calientan, mientras que las cerámicas que contienen exclusivamente átomos de óxido metálico, ¡no lo hacen!

Es un entorno de CA, por lo que sería más preciso referirse a la impedancia reactiva del objeto (y no a su resistencia óhmica).