Il riscaldamento a microonde è in gran parte causato dai campi elettrici e magnetici che cambiano (cioè le “microonde”) emessi dal forno a microonde e influenzano molecole polari . Poiché la direzione del campo elettrico cambia nel tempo, le molecole polari (spesso, di acqua) tentano di seguire il campo cambiando il loro orientamento allinterno del materiale per allinearsi lungo le linee di campo in una configurazione energeticamente favorevole (vale a dire, con il positivo lato rivolto nella stessa direzione delle linee di campo). Poiché queste molecole cambiano rapidamente direzione ( milioni di volte al secondo almeno ), guadagnano energia, il che aumenta la temperatura del materiale. Questo processo è chiamato riscaldamento dielettrico .

Tuttavia, lacqua non è lunica molecola polare al mondo. Puoi verificare tu stesso che la maggior parte della plastica don “t riscalda in un forno a microonde mentre la maggior parte degli oggetti in vetro e ceramica lo fa. Quindi, un Il forno a microonde che fonde la tua ciotola di plastica ha più a che fare con il surriscaldamento del cibo che con il surriscaldamento del contenitore del cibo.

MODIFICA: Dopo aver fatto alcune ricerche per rispondere ad alcune domande sollevate nei commenti a questo post, ho “trovato alcune informazioni molto interessanti sul perché il vetro e la ceramica si riscaldano nel microonde che condividerò qui .

Prima di tutto, secondo questo articolo della Royal Society of Chemistry, le cosiddette ceramiche “terracotta” vengono cotte a temperature decisamente inferiori temperature rispetto al “gres”. Di conseguenza, una quantità non trascurabile di molecole dacqua rimane allinterno della “terracotta”, ora apparentemente secca, mentre la grande preponderanza di molecole dacqua nel “gres” è stata rimossa a causa di la temperatura di cottura più alta. La conclusione è che le ceramiche di terracotta si riscaldano nel microonde perché contengono le molecole di acqua polare che subiscono il riscaldamento dielettrico. Daltra parte, il gres (e apparentemente la porcellana) non si riscalderà nel microonde a causa della rispettiva mancanza di molecole dacqua. In ogni caso, non consiglierei comunque di cuocere al microonde le porcellane di tua nonna per scoprirlo.

In secondo luogo, la struttura molecolare del vetro è apparentemente localmente tetraedrica ma senza ordine a lungo raggio (cioè è un solido amorfo), il che significa che tendono ad esserci spazi nella struttura molecolare del vetro per accogliere le impurità ioniche (principalmente sodio, vedere questa spiegazione di come viene prodotto il vetro per avere unidea del sostanze chimiche che entrano nel prodotto finale). Queste impurità sono legate solo in modo lasco e sono in grado di muoversi allinterno della struttura amorfa del vetro. Questi ioni di sodio o altri elementi hanno una carica netta (sono ioni dopo tutto) il che significa che il campo elettrico oscillante prodotto dal forno a microonde fa sì che gli ioni si muovano avanti e indietro, guadagnando energia.Lidea è molto simile alle rotazioni delle molecole polari (che hanno un dipolo elettrico ma nessuna carica netta), ma il meccanismo è diverso (vale a dire, energia traslazionale piuttosto rispetto allenergia rotazionale).

Quindi, in sintesi, la ceramica apparentemente si riscalda perché contiene ancora un po dacqua, mentre il vetro si riscalda principalmente a causa della presenza di ioni carichi semi-liberi.

Commenti

• Non ‘ non sono sicuro di quanto il modello molecolare si applichi al vetro. Il meccanismo di base è che la materia da riscaldare ha campi elettrici interni dovuti alla densità di carica non uniforme. Se il campo elettrico esterno si alterna, il campo interno non avrà mai la capacità di allinearsi.
• Non ‘ t mi piace molto questo tipo di risposta: la trovo fuorviante perché non ‘ penso che questo spieghi le perdite dielettriche. La prova è che le perdite magnetiche sono massime quando langolo tra il campo e la polarizzazione è il più alto.
• Immagino che le ceramiche possano essere riscaldate nel forno perché contengono acqua, non perché sono polari. Inoltre, credo che il vetro non sia riscaldato nel forno (‘ non ha fatto un esperimento controllato, ma ricordo di aver riscaldato un bicchiere di tè e la parte superiore del bicchiere era più fredda) .
• Un buon pezzo di ceramica che è stato cotto correttamente dovrebbe essere completamente privo di umidità. Ora forse il materiale che viene riscaldato è lo smalto e non largilla, ma ‘ è un problema diverso. Il vetro è unaltra cosa. Esiste un numero enorme di diverse formule di vetro, alcune delle quali si riscalderanno in un forno a microonde e altre non ‘. ‘ non sono un esperto della chimica di tutto il vetro e di tutte le ceramiche, ma ‘ proverò a fare una piccola ricerca una volta che avrò può accedere a un computer (non solo al telefono). Nel frattempo, sentiti libero di mettere un bicchiere vuoto o una tazza di caffè nel microonde e vedere di persona.
• Se hai intenzione di fare questo esperimento, fai attenzione alla plastica che usi; alcuni (ad es. la melammina utilizzata in ” infrangibili ” piatti e pentole) non solo si riscaldano considerevolmente, ma possono anche rompersi in modo esplosivo e / o rilascia formaldeide. Puzza la tua cucina per secoli.

Questo non è “t About Water

Il riscaldamento a microonde in realtà non ha nulla a che fare con il contenuto di umidità degli articoli. Ha a che fare con la quantità di dipoli elettrici ( molecole polari ) nellelemento in questione. Le molecole dacqua (con molte altre molecole organiche) sono dipoli elettrici. (ovvero, un lato della molecola ha una carica positiva e laltra parte ha una carica negativa.)

Quando il forno utilizza un microonde per creare un campo elettrico, tutti i dipoli elettrici si muovono per allinearsi con quel campo. Se la direzione di quel campo cambia rapidamente, dai a questi dipoli energia cinetica. Man mano che aumenti un gruppo di molecole” energia cinetica, aumenti la temperatura di quel gruppo .

Qualsiasi materiale contenente quantità significative di eletti ric dipoli si riscalderà in un microonde. Inoltre, la risonanza delle molecole dacqua non ha nulla a che fare con il riscaldamento del cibo nei forni a microonde. Le oscillazioni delle onde nei forni a microonde sono troppo lente perché la risonanza abbia un ruolo.

Per ulteriori letture, controlla gli articoli di wikipedia sui Forni a microonde e Riscaldamento dielettrico , che dovrebbe rispondere alle tue domande in modo più completo.

Commenti

• La domanda a cui mancano le risposte altrimenti belle sia di PipperChip che di @Geoffrey è perché il movimento delle molecole polari in un campo a microonde è assorbente? Dopo tutto, si muovono in sincronia lungo le linee del campo elettrico che può essere abbastanza ben modellato come movimento armonico con attrito. Cosa causa lattrito?
• @ user31748 In realtà, la temperatura di un sistema è solo una misura statistica dellenergia interna complessiva. Le molecole si eccitano in rotazione, aumentando la energia aumentando così la temperatura. Probabilmente dovresti prendere lanalogia dellattrito con un granello di sale.
• Mi è stato detto di ridurre sul sale … Ok lenergia interna aumenta, ma resta la domanda: scontato laumento dellenergia interna qual è la causa dissipazione. In qualche modo i dipoli oscillanti normalmente e coerentemente diventano disordinati. Come? Nel caso del ferromagnetismo l ” attrito ” è tra domini vicini, ma per quanto riguarda i dielettrici?Penso, e questa è solo unipotesi non informata, i dipoli vicini interagiscono elettricamente e quellinterazione si propaga. Qual è il vero meccanismo di dissipazione?
• Non cè solo un movimento oscillatorio perfettamente coerente delle molecole in corso – cè sempre un movimento casuale di superpotenze. Quindi cè la possibilità che due molecole si colpiscano a vicenda: più velocemente ruotano, maggiore è il trasferimento di energia. Ciò a sua volta aumenta lincoerenza che sostiene il meccanismo di dissipazione.
• Come ho detto, non capisco, ma so che il forno a microonde non ha assolutamente nulla a che fare con lacqua o qualsiasi altra frequenza di risonanza materiale di sorta. Ogni coincidenza è casuale. Le frequenze della banda ISM (industriale-scientifica-medica) fornite dalla FCC sono state determinate da considerazioni normative / burocratiche / interferenze non fisiche.

Non credo sia un riscaldamento dielettrico .. è più simile al riscaldamento induttivo .. la creazione di correnti parassite (in gran parte superficiali) che riscaldano attraverso il riscaldamento a resistenza. Il materiale migliore sarebbe essere una sostanza moderatamente elettricamente conduttiva .. quindi ceramiche contenenti atomi di metallo calore – dove ceramiche contenenti esclusivamente atomi di ossido di metallo – non lo fanno!

Si tratta di un ambiente CA, quindi sarebbe più accurato fare riferimento allimpedenza reattiva delloggetto (e non alla resistenza ohmica).