Mikrovågsuppvärmning orsakas till stor del genom att byter elektriska och magnetiska fält (dvs. ”mikrovågorna”) som avges av din mikrovågsugn och påverkar polära molekyler . När riktningen för det elektriska fältet förändras över tiden försöker de polära molekylerna (ofta av vatten) att följa fältet genom att ändra sin orientering inuti materialet för att ställa upp längs fältlinjerna i en energiskt gynnsam konfiguration (nämligen med den positiva sida som pekar i samma riktning som fältlinjerna). Eftersom dessa molekyler ändrar riktning snabbt ( miljoner gånger per sekund åtminstone ) får de energi – vilket ökar temperaturen på materialet. Denna process kallas dielektrisk uppvärmning .

Vatten är dock inte den enda polära molekylen i världen. Du kan själv testa att de flesta plaster inte ”t värms upp i en mikrovågsugn medan de flesta glas- och keramikföremål gör det. Så, en mikrovågsugn som smälter din plastskål har mer att göra med att den överhettar maten än att överhetta matens behållare.

EDIT: Efter att ha undersökt några frågor som tagits upp i kommentarerna till det här inlägget har jag hittat mycket intressant information om varför glas och keramik värms upp i mikrovågsugnen som jag kommer att dela här .

Först och främst, enligt denna artikel från Royal Society of Chemistry så kallade ”keramik” -keramik avfyras på kategoriskt lägre temperaturer än ”stengods.” Som ett resultat förblir en icke försumbar mängd vattenmolekyler inne i det nu till synes torra ”lergods”, medan den stora övervägande av vattenmolekyler i ”stengods” har tagits bort som ett resultat av den högre eldtemperaturen. Slutsatsen är att keramik av lergod värms upp i mikrovågsugnen eftersom de har de polära vattenmolekylerna i sig som genomgår dielektrisk uppvärmning. Å andra sidan kommer stengods (och tydligen porslin) inte att värmas upp i mikrovågsugnen på grund av deras respektive brist på vattenmolekyler. Hur som helst, jag skulle ändå inte rekommendera att mikrovågsugnen gör din mormors porslinporslin för att ta reda på det.

För det andra är glasets ”molekylstruktur uppenbarligen lokalt tetraedral men utan långdistansordning (dvs det är ett amorft fast ämne) vilket innebär att det tenderar att finnas utrymmen i glasets molekylstruktur för att rymma jonföroreningar (mestadels natrium, se denna förklaring om hur glas tillverkas för att få en uppfattning om kemikalier som går in i den slutliga produkten). Dessa föroreningar är bara löst bundna och kan röra sig inom glasets amorfa struktur. Dessa joner av natrium eller andra element har en nettoladdning (de är joner trots allt) vilket innebär att det oscillerande elektriska fältet som produceras av mikrovågsugnen får jonerna att springa fram och tillbaka och få energi.Idén liknar rotationerna hos polära molekyler (som har en elektrisk dipol men utan nettoladdning), men mekanismen är annorlunda (nämligen translationell energi snarare än rotationsenergi).

Så sammanfattningsvis värms keramik uppenbarligen eftersom de fortfarande innehåller lite vatten, medan glaset värms upp mestadels på grund av närvaron av halvfria, laddade joner.

Kommentarer

• Jag ’ är inte säker på hur väl den molekylära modellen gäller glas. Kärnmekanismen är att materialet som ska värmas har inre elektriska fält på grund av den ojämna laddningstätheten. Om det externa elektriska fältet växlar, kommer det inre fältet aldrig att kunna anpassa sig.
• Jag gillar inte ’ det här svaret: Jag tycker det vilseledande eftersom jag inte ’ tror att detta förklarar de dielektriska förlusterna. Beviset är att de magnetiska förlusterna är maximala när vinkeln mellan fältet och polarisationen är störst.
• Jag antar att keramik kan värmas i ugnen eftersom de innehåller vatten, inte för att de är polära. Jag tror också att glas inte värms upp i ugnen (gjorde inte ’ ett kontrollerat experiment, men jag kommer ihåg att värma upp ett glas te och den övre delen av glaset var kallare) .
• En bra keramikbit som har avfyrats korrekt borde vara helt fri från fukt. Nu kanske det material som värms upp är glasyren och inte leran, men att ’ är en annan fråga. Glas är en annan sak. Det finns ett enormt antal olika glasformler, varav en del värms upp i en mikrovågsugn och en del vann ’ t. Jag ’ är inte expert på kemi för allt glas och all keramik, men jag ’ Jag försöker göra lite forskning när jag kan komma på en dator (inte bara min telefon). Under tiden är du välkommen att lägga ett tomt glas eller en kaffemugg i din mikrovågsugn och se själv.
• Om du ska göra detta experiment, var försiktig med plasten du använder; en del (t.ex. melamin som används i ” obrytbar ” tallrikar och köksredskap) kommer inte bara att värmas upp avsevärt utan kan också spricka explosivt och / eller släpp formaldehyd. Stinkar upp ditt kök i åldrar.

Det handlar inte om vatten

Mikrovågsuppvärmning har faktiskt ingenting att göra med föremålens fuktinnehåll. Det har allt att göra med mängden elektriska dipoler ( polära molekyler ) i den fråga som berörs. Vattenmolekyler (med många andra organiska molekyler) råkar vara elektriska dipoler. (Det vill säga en sida av molekylen har en positiv laddning och den andra sidan har en negativ laddning.)

När ugnen använder en mikrovågsugn för att skapa ett elektriskt fält, alla elektriska dipoler rör sig för att anpassa sig till det fältet. Om riktningen för det fältet snabbt vänder, ger du dessa dipoler kinetisk energi. När du ökar en grupp molekyler” kinetisk energi ökar du temperaturen i den gruppen .

Alla material som innehåller betydande mängder utvalda ric dipoles värms upp i en mikrovågsugn. Dessutom har resonans hos vattenmolekyler inget att göra med att värma mat i mikrovågsugnar. Svängningarna i vågorna i mikrovågsugnar är för långsamma för att resonans ska spela en roll.

För ytterligare läsning, kolla in wikipedias artiklar om Mikrovågsugnar och Dielektrisk uppvärmning , som bör svara på dina frågor mer noggrant.

Kommentarer

• Frågan som de annars fina svaren från både PipperChip och @Geoffrey saknar är att varför rörelsen hos polära molekyler i ett mikrovågsfält är absorberande? När allt kommer omkring rör sig de synkroniserade längs de elektriska fältlinjerna som kan ganska väl modellerad som harmonisk rörelse med friktion. Vad orsakar friktionen?
• @ user31748 Egentligen är temperaturen i ett system bara ett statistiskt mått på den totala inre energin. Molekylerna blir upphetsade rotationer som ökar den interna energi och därmed öka temperaturen. Du borde nog ta den friktionsanalogin med ett saltkorn.
• Jag fick höra att skära ner på salt … Ok den inre energin ökar, men frågan kvarstår: beviljad ökning av intern energi vad är orsaken till försvinnande. På något sätt blir de normalt och sammanhängande oscillerande dipolerna oroliga. Hur? När det gäller ferromagnetism är ” -friktionen ” mellan närliggande domäner, men hur är det med dielektrikum?Jag tror, och detta är bara en oinformerad gissning, närliggande dipoler interagerar elektriskt och att interaktionen sprids. Vad är den verkliga spridningsmekanismen?
• Det finns inte bara helt sammanhängande oscillerande rörelse hos molekylerna – det finns alltid någon supermakt slumpmässig rörelse. Så det finns en chans att två molekyler träffar varandra – ju snabbare de roterar desto större överföring av energi. Detta ökar i sin tur inkoherensen som upprätthåller spridningsmekanismen.
• Som jag sa förstår jag inte, men jag gör vet att mikrovågsugnen ’ s frekvens har absolut ingenting att göra med vatten eller någon annan materialresonansfrekvens alls. Någon tillfällighet är en tillfällighet. ISM (industri-vetenskapliga-medicinska) bandfrekvenser som ges ut av FCC bestämdes av reglerings- / byråkratiska / interferensöverväganden inte av fysik.

Jag tycker inte att det är dielektrisk uppvärmning .. det är mer besläktat med induktiv uppvärmning .. etablering av virvelströmmar (till stor del ytan) som värms upp genom motståndsuppvärmning. vara måttligt elektriskt ledande ämnen .. därmed keramik som innehåller metallatomer värmer – där keramik som innehåller uteslutande metalloxidatomer – inte!

Det är en växelströmsmiljö så det skulle vara mer korrekt att hänvisa till objektets reaktiva impedans (och inte dess ohmiska motstånd).