Mikrowellenerwärmung wird weitgehend verursacht durch die sich ändernden elektrischen und magnetischen Felder (dh die „Mikrowellen“), die von Ihrem Mikrowellenherd ausgesendet werden und beeinflussen polare Moleküle . Wenn sich die Richtung des elektrischen Feldes im Laufe der Zeit ändert, versuchen die polaren Moleküle (häufig von Wasser), dem Feld zu folgen, indem sie ihre Ausrichtung innerhalb des Materials ändern, um sich entlang der Feldlinien in einer energetisch günstigen Konfiguration (nämlich mit dem Positiven) auszurichten Seite in die gleiche Richtung wie die Feldlinien). Wenn diese Moleküle ihre Richtung schnell ändern ( mindestens millionenfach pro Sekunde ), gewinnen sie Energie – was die Temperatur des Materials erhöht. Dieser Prozess wird als dielektrische Erwärmung bezeichnet.

Wasser ist jedoch nicht das einzige polare Molekül auf der Welt. Sie können selbst testen, ob die meisten Kunststoffe nicht in der Mikrowelle erhitzen, während die meisten Glas- und Keramikobjekte dies tun Der Mikrowellenherd, der Ihre Plastikschüssel schmilzt, hat mehr damit zu tun, dass Sie Ihre Lebensmittel überhitzen als den Behälter dieser Lebensmittel überhitzen.

BEARBEITEN: Nachdem ich einige Nachforschungen angestellt habe, um einige Fragen zu beantworten, die in den Kommentaren zu diesem Beitrag aufgeworfen wurden, habe ich einige sehr interessante Informationen darüber gefunden, warum sich Glas und Keramik in der Mikrowelle erwärmen, die ich hier teilen werde .

Zunächst werden gemäß dieser Artikel der Royal Society of Chemistry sogenannte „Steingut“ -Keramiken kategorisch niedriger gebrannt Temperaturen als „Steinzeug“. Infolgedessen verbleibt eine nicht zu vernachlässigende Menge an Wassermolekülen im jetzt scheinbar trockenen „Steingut“, während das überwiegende Übergewicht an Wassermolekülen in „Steinzeug“ infolge von „entfernt“ wurde die höhere Brenntemperatur. Die Schlussfolgerung ist, dass sich Keramik aus Steingut in der Mikrowelle erwärmt, weil sie die polaren Wassermoleküle enthält, die eine dielektrische Erwärmung erfahren. Andererseits erwärmt sich Steinzeug (und anscheinend Porzellan) aufgrund des jeweiligen Mangels an Wassermolekülen nicht in der Mikrowelle. In jedem Fall würde ich immer noch nicht empfehlen, das Porzellanporzellan Ihrer Großmutter in der Mikrowelle zu schwenken, um es herauszufinden.

Zweitens ist die molekulare Struktur von Glas anscheinend lokal tetraedrisch, aber ohne Fernordnung (dh es ist ein amorpher Feststoff), was bedeutet, dass In der Molekülstruktur des Glases gibt es tendenziell Zwischenräume, um ionische Verunreinigungen aufzunehmen (hauptsächlich Natrium, siehe dieser Erklärung , wie Glas hergestellt wird, um eine Vorstellung davon zu bekommen Chemikalien, die in das Endprodukt gelangen) Diese Verunreinigungen sind nur lose gebunden und können sich innerhalb der amorphen Struktur des Glases bewegen. Diese Ionen von Natrium oder anderen Elementen haben eine Nettoladung (sie sind Ionen , was bedeutet, dass das vom Mikrowellenherd erzeugte oszillierende elektrische Feld bewirkt, dass die Ionen hin und her drängen und Energie gewinnen.Die Idee ist den Rotationen polarer Moleküle (die einen elektrischen Dipol , aber keine Nettoladung haben) sehr ähnlich, aber der Mechanismus ist anders (nämlich eher die Translationsenergie als Rotationsenergie).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich Keramik anscheinend erwärmt, weil sie noch etwas Wasser enthält, während sich Glas hauptsächlich aufgrund des Vorhandenseins von halbfreien, geladenen Ionen erwärmt.

Kommentare

• Ich ‚ bin mir nicht sicher, wie gut das molekulare Modell auf Glas anwendbar ist. Der Kernmechanismus besteht darin, dass die zu erhitzende Materie aufgrund der ungleichmäßigen Ladungsdichte interne elektrische Felder aufweist. Wenn sich das externe elektrische Feld abwechselt, kann sich das interne Feld niemals ausrichten.
• Ich mag ‚ diese Art von Antwort nicht wirklich: Ich finde sie irreführend, weil ich ‚ nicht denke, dass dies die dielektrischen Verluste erklärt. Der Beweis ist, dass die magnetischen Verluste maximal sind, wenn der Winkel zwischen dem Feld und der Polarisation am höchsten ist.
• Ich denke, Keramik kann im Ofen erhitzt werden, weil sie Wasser enthält, nicht weil sie polar sind. Ich glaube auch, dass Glas nicht im Ofen erhitzt wird (‚ hat kein kontrolliertes Experiment durchgeführt, aber ich erinnere mich, dass ich ein Glas Tee erhitzt habe und der obere Teil des Glases kälter war).
• Ein gutes Stück Keramik, das richtig gebrannt wurde, sollte völlig frei von Feuchtigkeit sein. Vielleicht ist das zu erhitzende Material die Glasur und nicht der Ton, aber das ‚ ist ein anderes Problem. Glas ist eine andere Sache. Es gibt eine enorme Anzahl verschiedener Glasformeln, von denen einige in der Mikrowelle erhitzt werden und von denen einige nicht ‚ t werden. Ich ‚ bin kein Experte für die Chemie allen Glases und aller Keramiken, aber ich ‚ werde versuchen, ein wenig zu recherchieren, sobald ich kann auf einen Computer (nicht nur mein Telefon) bekommen. In der Zwischenzeit können Sie ein leeres Glas oder eine leere Kaffeetasse in Ihre Mikrowelle stellen und sich selbst davon überzeugen.
• Wenn Sie dieses Experiment durchführen möchten, achten Sie auf den verwendeten Kunststoff. Einige (z. B. das in “ unzerbrechlichen “ Teller und Kochgeschirr verwendete Melamin erwärmt sich nicht nur erheblich, sondern kann auch explosionsartig und / oder reißen Formaldehyd freisetzen. Stinkt in Ihrer Küche seit Ewigkeiten.

Hier geht es nicht um Wasser

Mikrowellenerwärmung hat eigentlich nichts mit dem Feuchtigkeitsgehalt von Gegenständen zu tun. Sie hat alles mit der Menge an elektrischen Dipolen zu tun. polare Moleküle ) in dem betreffenden Punkt. Wassermoleküle (mit vielen anderen organischen Molekülen) sind zufällig elektrische Dipole (dh eine Seite des Moleküls hat eine positive Ladung und die andere Seite hat eine negative Ladung.)

Wenn der Ofen eine Mikrowelle verwendet, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, all elektrische Dipole bewegen sich, um sich an diesem Feld auszurichten. Wenn die Richtung dieses Feldes schnell wechselt, geben Sie diesen Dipolen kinetische Energie. Wenn Sie die kinetische Energie einer Gruppe von Molekülen erhöhen, erhöhen Sie die Temperatur dieser Gruppe .

Jedes Material, das erhebliche Mengen an Elektro enthält Ric-Dipole erwärmen sich in einer Mikrowelle. Auch die Resonanz von Wassermolekülen hat nichts mit dem Erhitzen von Lebensmitteln in Mikrowellenöfen zu tun. Die Schwingungen der Wellen in Mikrowellenöfen sind zu langsam, als dass Resonanz eine Rolle spielen könnte.

Weitere Informationen finden Sie in den Wikipedia-Artikeln zu Mikrowellenöfen und Dielektrische Heizung , die Ihre Fragen ausführlicher beantworten sollte.

Kommentare

• Die Frage, die die ansonsten guten Antworten von PipperChip und @Geoffrey vermissen, ist, warum die Bewegung polarer Moleküle in einem Mikrowellenfeld absorbierend ist. Schließlich bewegen sie sich synchron entlang der möglichen elektrischen Feldlinien ziemlich gut als harmonische Bewegung mit Reibung modelliert. Was verursacht die Reibung?
• @ user31748 Tatsächlich ist die Temperatur eines Systems nur ein statistisches Maß für die gesamte innere Energie. Die Moleküle werden rotierend angeregt, was die innere erhöht Energie, die die Temperatur erhöht. Sie sollten diese Reibungsanalogie wahrscheinlich mit einem Salzkorn nehmen.
• Mir wurde gesagt, ich solle reduzieren auf Salz … Ok, die innere Energie nimmt zu, aber die Frage bleibt: Angesichts der Zunahme der inneren Energie, was ist die Ursache für die Dissipation. Irgendwie werden die normal und kohärent schwingenden Dipole ungeordnet. Wie? Im Falle eines Ferromagnetismus ist die “ Reibung “ zwischen benachbarten Domänen, aber was ist mit Dielektrika?Ich denke, und dies ist nur eine uninformierte Vermutung, dass die benachbarten Dipole elektrisch interagieren und sich diese Wechselwirkung ausbreitet. Was ist der eigentliche Dissipationsmechanismus?
• Es findet nicht nur eine perfekt kohärente Oszillationsbewegung der Moleküle statt, sondern es gibt immer eine zufällige Bewegung der Supermacht. Es besteht also die Möglichkeit, dass zwei Moleküle aufeinander treffen – je schneller sie sich drehen, desto größer ist die Energieübertragung. Dies wiederum erhöht die Inkohärenz, die den Dissipationsmechanismus aufrechterhält.
• Wie gesagt, ich verstehe nicht, aber ich weiß, dass der Mikrowellenherd ‚ hat absolut nichts mit Wasser oder einer anderen Materialresonanzfrequenz zu tun. Jeder Zufall ist zufällig. Die von der FCC angegebenen ISM-Bandfrequenzen (industriell-wissenschaftlich-medizinisch) wurden durch regulatorische / bürokratische / Interferenzüberlegungen und nicht durch die Physik bestimmt.

Ich glaube nicht, dass es sich um eine dielektrische Erwärmung handelt. Es ähnelt eher einer induktiven Erwärmung. Es entstehen Wirbelströme (weitgehend oberflächlich), die sich durch Widerstandserwärmung erwärmen. Das beste Material wäre mäßig elektrisch leitende Substanz sein .. daher Keramik mit Metallatomen Wärme – wo Keramik mit ausschließlich Metalloxidatomen – nicht „t!

Da es sich um eine Wechselstromumgebung handelt, ist es genauer, sich auf die reaktive Impedanz des Objekts zu beziehen (und nicht auf den ohmschen Widerstand).