O aquecimento por microondas é causado em grande parte pelos campos elétricos e magnéticos variáveis (ou seja, as “microondas”) que são emitidas pelo seu forno de microondas e afetam moléculas polares . Como a direção do campo elétrico muda ao longo do tempo, as moléculas polares (frequentemente, de água) tentam seguir o campo mudando sua orientação dentro do material para se alinhar ao longo das linhas de campo em uma configuração energeticamente favorável (ou seja, com o positivo lado apontando na mesma direção das linhas de campo). Conforme essas moléculas mudam de direção rapidamente ( milhões de vezes por segundo, pelo menos ), elas ganham energia – o que aumenta a temperatura do material. Esse processo é chamado de aquecimento dielétrico .

No entanto, a água não é a única molécula polar no mundo. Você pode testar por si mesmo que a maioria dos plásticos don “t aquece em um micro-ondas enquanto a maioria dos objetos de vidro e cerâmica o fazem. Então, um forno de micro-ondas derreter sua tigela de plástico tem mais a ver com superaquecer sua comida do que superaquecer o recipiente da comida.

EDITAR: Depois de fazer algumas pesquisas para resolver algumas questões levantadas nos comentários deste post, eu encontrei algumas informações muito interessantes sobre por que o vidro e a cerâmica esquentam no microondas, que irei compartilhar aqui .

Em primeiro lugar, de acordo com este artigo da Royal Society of Chemistry, as chamadas cerâmicas de “faiança” são disparadas categoricamente abaixo temperaturas do que “faiança”. Como resultado, uma quantidade não desprezível de moléculas de água permanece dentro da “louça de barro”, agora aparentemente seca, enquanto a vasta preponderância de moléculas de água na “louça” foi removida como resultado de a temperatura de queima mais alta. A conclusão é que a cerâmica de barro esquenta no microondas porque contém as moléculas de água polares que sofrem aquecimento dielétrico. Por outro lado, o grés (e aparentemente a porcelana) não aquece no microondas devido à respectiva falta de moléculas de água. De qualquer maneira, ainda não recomendaria colocar no microondas a porcelana da sua avó para descobrir.

Em segundo lugar, a estrutura molecular do vidro “é aparentemente localmente tetraédrica, mas sem ordem de longo alcance (ou seja, é um sólido amorfo), o que significa que tendem a haver espaços na estrutura molecular do vidro para acomodar impurezas iônicas (principalmente sódio, veja esta explicação de como o vidro é feito para se ter uma idéia do produtos químicos que vão para o produto final). Essas impurezas são apenas fracamente ligadas e são capazes de se mover dentro da estrutura amorfa do vidro. Esses íons de sódio ou outros elementos têm uma carga líquida (eles são íons ), o que significa que o campo elétrico oscilante produzido pelo forno de micro-ondas faz com que os íons se movam para frente e para trás, ganhando energia.A ideia é muito semelhante às rotações das moléculas polares (que têm um dipolo elétrico , mas nenhuma carga líquida), mas o mecanismo é diferente (ou seja, energia translacional, em vez do que a energia rotacional).

Então, em resumo, as cerâmicas aparentemente aquecem porque ainda contêm um pouco de água, enquanto o vidro aquece principalmente devido à presença de íons carregados semilivres.

Comentários

• Eu ‘ m não tenho certeza de quão bem o modelo molecular se aplica ao vidro. O mecanismo central é que a matéria a ser aquecida possui campos elétricos internos devido à densidade de carga não uniforme. Se o campo elétrico externo alternar, o campo interno nunca terá a capacidade de se alinhar.
• Não ‘ realmente gosto desse tipo de resposta: Acho que enganoso porque eu não ‘ não acho que isso explica as perdas dielétricas. A prova é que as perdas magnéticas são máximas quando o ângulo entre o campo e a polarização é maior.
• Acho que cerâmicas podem ser aquecidas no forno porque contêm água, não porque são polares. Além disso, acredito que o vidro não é aquecido no forno (não ‘ fez um experimento controlado, mas lembro-me de aquecer um copo de chá e a parte superior do copo estava mais fria) .
• Uma boa peça de cerâmica que foi queimada corretamente deve estar totalmente isenta de umidade. Talvez o material que está sendo aquecido seja o esmalte e não a argila, mas isso ‘ é um problema diferente. O vidro é outra questão. Há um número enorme de fórmulas de vidro diferentes, algumas das quais aquecem em um micro-ondas e outras não ‘ t. Eu ‘ não sou um especialista na química de todos os vidros e todas as cerâmicas, mas ‘ tentarei pesquisar um pouco assim que pode entrar em um computador (não apenas meu telefone). Nesse ínterim, fique à vontade para colocar um copo vazio ou uma caneca de café no micro-ondas e veja por si mesmo.
• Se você for fazer esta experiência, tome cuidado com o plástico que usará; alguns (por exemplo, a melamina usada em ” inquebráveis ” pratos e utensílios de cozinha) não só aquecem consideravelmente, mas também podem rachar explosivamente e / ou liberar formaldeído. Faz anos que sua cozinha fica fedendo.

Isso não é sobre água

O aquecimento por micro-ondas não tem nada a ver com o teor de umidade dos itens. Tem tudo a ver com a quantidade de dipolos elétricos ( moléculas polares ) no item de interesse. As moléculas de água (com muitas outras moléculas orgânicas) são dipolos elétricos. (Ou seja, um lado da molécula tem uma carga positiva e o outro lado tem uma carga negativa.)

Quando o forno usa um micro-ondas para fazer um campo elétrico, todos dipolos elétricos se movem para se alinhar a esse campo. Se a direção desse campo mudar rapidamente, você fornece energia cinética a esses dipolos. Conforme aumenta a energia cinética de um grupo de moléculas, você aumenta a temperatura desse grupo .

Qualquer material contendo quantidades significativas de eleitos dipolos ricos aquecem em um microondas. Além disso, a ressonância das moléculas de água não tem nada a ver com o aquecimento de alimentos em fornos de microondas. As oscilações das ondas em fornos de micro-ondas são muito lentas para que a ressonância desempenhe um papel.

Para ler mais, verifique os artigos da wikipedia em Fornos de micro-ondas e Aquecimento dielétrico , que deve responder mais detalhadamente às suas perguntas.

Comentários

• A questão de que as respostas perfeitas de PipperChip e de @Geoffrey miss é por que o movimento das moléculas polares em um campo de micro-ondas é absortivo? Afinal, elas se movem em sincronia ao longo das linhas de campo elétrico que podem ser muito bem modelado como movimento harmônico com fricção. O que causa o atrito?
• @ user31748 Na verdade, a temperatura de um sistema é apenas uma medida estatística da energia interna geral. As moléculas tornam-se rotacionais excitadas, o que aumenta o valor interno energia, aumentando assim a temperatura. Você provavelmente deve fazer a analogia da fricção com um grão de sal.
• Disseram-me para reduzir no sal … Ok a energia interna aumenta, mas a questão permanece: concedido o aumento da energia interna qual é a causa dissipação. De alguma forma, os dipolos com oscilação normal e coerente tornam-se desordenados. Quão? No caso do ferromagnetismo, o ” atrito ” ocorre entre domínios vizinhos, mas e os dielétricos?Eu acho, e esta é apenas uma suposição desinformada, os dipolos vizinhos interagem eletricamente e essa interação se propaga. Qual é o mecanismo de dissipação real?
• Não há apenas movimento oscilatório perfeitamente coerente das moléculas acontecendo – há sempre algum movimento aleatório de superpotência. Portanto, há uma chance de duas moléculas se chocarem – quanto mais rápido elas giram, maior é a transferência de energia. Isso, por sua vez, aumenta a incoerência que sustenta o mecanismo de dissipação.
• Como eu disse, não entendo, mas sei que o forno de microondas ‘ A freqüência de operação não tem absolutamente nada a ver com água ou qualquer outro material de freqüência ressonante. Qualquer coincidência é coincidência. As frequências de banda ISM (industrial-científica-médica) fornecidas pela FCC foram determinadas por considerações regulatórias / burocráticas / de interferência, não pela física.

Eu não acho que seja aquecimento dielétrico .. é mais parecido com aquecimento indutivo .. o estabelecimento de correntes parasitas (principalmente superficiais) que aquecem através do aquecimento por resistência. O melhor material seria ser moderadamente eletricamente condutora de substância .. portanto, cerâmicas contendo átomos de metal aquecem – enquanto cerâmicas contendo exclusivamente átomos de óxido de metal – não!

É um ambiente CA, então seria mais preciso referir-se à impedância reativa do objeto (e não à resistência ôhmica).