Încălzirea cuptorului cu microunde este cauzată în mare măsură prin schimbarea câmpurilor electrice și magnetice (adică „microundele”) care sunt emise de cuptorul dvs. cu microunde care afectează molecule polare . Pe măsură ce direcția câmpului electric se schimbă în timp, moleculele polare (adesea, de apă) încearcă să urmeze câmpul schimbându-și orientarea în interiorul materialului pentru a se alinia de-a lungul liniilor de câmp într-o configurație favorabilă din punct de vedere energetic (și anume, cu pozitivul laterală îndreptată în aceeași direcție cu liniile de câmp). Deoarece aceste molecule își schimbă direcția rapid ( de milioane de ori pe secundă cel puțin ), ele câștigă energie – ceea ce crește temperatura materialului. Acest proces se numește încălzire dielectrică .

Cu toate acestea, apa nu este singura moleculă polară din lume. Puteți testa singur că majoritatea materialelor plastice nu „încălzească” într-un cuptor cu microunde, în timp ce majoritatea obiectelor din sticlă și ceramică fac acest lucru. cuptorul cu microunde care topește vasul de plastic are mai mult de-a face cu supraîncălzirea alimentelor decât supraîncălzirea recipientului respectiv.

EDITARE: După ce am făcut câteva cercetări pentru a răspunde unor întrebări prezentate în comentariile la această postare, am găsit câteva informații foarte interesante despre motivele pentru care sticla și ceramica se încălzesc în cuptorul cu microunde, pe care le voi împărtăși aici .

În primul rând, în conformitate cu acest articol al Societății Regale de Chimie așa-numitele ceramice „faianță” sunt aruncate la categorii mai mici ca „gresie.” Ca rezultat, o cantitate deloc neglijabilă de molecule de apă rămâne în „faianța”, care pare acum uscată, în timp ce vasta preponderență a moleculelor de apă din „gresie” a fost eliminată ca urmare a temperatura de ardere mai mare. Concluzia este că ceramica din faianță se încălzește în cuptorul cu microunde, deoarece au moleculele de apă polare în ele care suferă încălzire dielectrică. Pe de altă parte, gresie (și aparent porțelan) nu se va încălzi în cuptorul cu microunde din cauza lipsei respective de molecule de apă. Oricum ar fi, tot nu aș recomanda să cuplezi porțelanul bunicii tale pentru a afla.

În al doilea rând, structura moleculară din sticlă este aparent local tetraedrică, dar fără ordine pe termen lung (adică este un solid amorf) ceea ce înseamnă că tind să existe spații în structura moleculară a sticlei pentru a se potrivi impurităților ionice (mai ales sodiu, vezi această explicație a modului în care se face sticla pentru a face o idee despre substanțele chimice care intră în produsul final). Aceste impurități sunt doar slab legate și sunt capabile să se deplaseze în interiorul structurii amorfe ale sticlei. Acești ioni de sodiu sau alte elemente au o sarcină netă (sunt ioni la urma urmei) ceea ce înseamnă că câmpul electric oscilant produs de cuptorul cu microunde determină ionii să se deplaseze înainte și înapoi, câștigând energie.Ideea este foarte asemănătoare cu rotațiile moleculelor polare (care au un dipol electric , dar nu au încărcare netă), dar mecanismul este diferit (și anume, energia de translație mai degrabă decât energie de rotație).

Deci, pe scurt, ceramica se încălzește aparent deoarece conține încă puțină apă, în timp ce sticla se încălzește mai ales din cauza prezenței ionilor încărcați semi-liberi.

Comentarii

• Nu ‘ nu sunt sigur cât de bine se aplică modelul molecular sticlei. Mecanismul de bază este că materia care trebuie încălzită are câmpuri electrice interne datorită densității de încărcare neuniformă. Dacă câmpul electric extern alternează, câmpul intern nu va avea niciodată capacitatea de a se alinia.
• Nu-mi place ‘ chiar îmi place acest tip de răspuns: îl găsesc înșelătoare, deoarece nu ‘ cred că acest lucru explică pierderile dielectrice. Dovada este că pierderile magnetice sunt maxime atunci când unghiul dintre câmp și polarizare este cel mai mare.
• Cred că ceramica poate fi încălzită în cuptor deoarece conține apă, nu pentru că sunt polare. De asemenea, cred că sticla nu este încălzită în cuptor (nu a făcut ‘ un experiment controlat, dar îmi amintesc că am încălzit un pahar de ceai, iar partea superioară a paharului era mai rece) .
• O bucată bună de ceramică care a fost arsă corect ar trebui să fie complet lipsită de umiditate. Acum, probabil, materialul care este încălzit este glazura și nu lutul, dar ‘ este o problemă diferită. Sticla este o altă problemă. Există un număr enorm de formule de sticlă diferite, dintre care unele se vor încălzi într-un cuptor cu microunde, iar altele dintre acestea vor câștiga ‘ t. Nu ‘ nu sunt expert în chimia sticlei și a ceramicii, dar ‘ voi încerca să fac o mică cercetare odată ce pot intra pe un computer (nu doar pe telefonul meu). Între timp, nu ezitați să puneți un pahar gol sau o cană de cafea în cuptorul cu microunde și să vedeți singur.
• Dacă aveți de gând să faceți acest experiment, aveți grijă la plasticul pe care îl folosiți; unele (de exemplu, melamina utilizată în ” incasabile ” farfurii și vase de gătit) nu numai că se vor încălzi considerabil, dar se pot sparge și exploziv și / sau eliberează formaldehidă. Îți împinge bucătăria de vârste.

Acest lucru nu este despre apă

Încălzirea cu microunde nu are nimic de-a face cu conținutul de umiditate al articolelor. Are totul de-a face cu cantitatea de dipoli electrici ( molecule polare ) în elementul de interes. Moleculele de apă (cu multe alte molecule organice) se întâmplă să fie dipoli electrici. (Adică, o parte a moleculei are o sarcină pozitivă și cealaltă parte are o sarcină negativă.)

Când cuptorul folosește un cuptor cu microunde pentru a crea un câmp electric, toate dipolii electrici se deplasează pentru a se alinia cu câmpul respectiv. Dacă direcția acelui câmp se răstoarnă rapid, dați acestor dipoli energie cinetică. Pe măsură ce creșteți” energia cinetică a unui grup de molecule, creșteți temperatura grupului respectiv .

Orice material care conține cantități semnificative de aleși dipolii de ric se vor încălzi într-un cuptor cu microunde. De asemenea, rezonanța moleculelor de apă nu are nimic de-a face cu încălzirea alimentelor în cuptoarele cu microunde. Oscilațiile undelor din cuptoarele cu microunde sunt prea lente pentru ca rezonanța să joace un rol.

Pentru lecturi suplimentare, consultați articolele Wikipedia despre Cuptoare cu microunde și Încălzire dielectrică , care ar trebui să răspundă mai bine la întrebările dvs.

Comentarii

• Întrebarea la care răspunsurile, altfel fine, atât ale lui PipperChip, cât și ale lui @Geoffrey ratează este de ce mișcarea moleculelor polare într-un câmp cu microunde este absorbantă? La urma urmei, ele se mișcă sincronizate de-a lungul liniilor câmpului electric care pot fi destul de bine modelat ca mișcare armonică cu frecare. Ce cauzează fricțiunea?
• @ user31748 De fapt, temperatura unui sistem este doar o măsură statistică a energiei interne globale. energie crescând astfel temperatura. Probabil ar trebui să luați acea analogie de frecare cu un bob de sare.
• Mi s-a spus să reduc pe sare … Ok energia internă crește, dar rămâne întrebarea: sa acordat creșterea energiei interne care este cauza disipării. Cumva, dipolii oscilanți în mod normal și coerent devin dezordinați. Cum? În cazul feromagnetismului, ” fricțiunea ” este între domeniile învecinate, dar ce rămâne cu dielectricele?Cred că și aceasta este doar o presupunere neinformată, dipolii vecini interacționează electric și acea interacțiune se propagă. Care este mecanismul real de disipare?
• Nu există doar o mișcare oscilatorie perfect coerentă a moleculelor – există întotdeauna o mișcare aleatorie de superputere. Deci, există șansa ca două molecule să se lovească – cu cât se rotesc mai repede, cu atât transferul de energie este mai mare. La rândul său, aceasta mărește incoerența care susține mecanismul de disipare.
• După cum am spus, nu înțeleg, dar știu că cuptorul cu microunde ‘ frecvența de funcționare nu are absolut nimic de-a face cu apa sau orice altă frecvență rezonantă materială. Orice coincidență este întâmplătoare. Frecvențele de bandă ISM (industrial-științific-medicale) date de FCC au fost determinate de considerente de reglementare / birocratice / de interferență, nu de fizică.

Nu cred că este încălzire dielectrică .. este mai asemănătoare cu încălzirea inductivă .. stabilirea curenților turbionari (în mare parte superficiali) care se încălzesc prin încălzire prin rezistență. Cel mai bun material ar fi să fie o substanță moderat conductivă electric .. deci ceramica care conține atomi de metal căldură – unde ceramica care conține exclusiv atomi de oxid de metal – nu este!

Este un mediu de curent alternativ, deci ar fi mai precis să ne referim la impedanța reactivă a obiectului (și nu la rezistența ohmică).