Микроволновки: зачем в них готовят еду?

Я просмотрел несколько объяснений микроволновых печей и того, как они работают, но мне неясны некоторые ключевые моменты того, как они на самом деле делают пищу более горячей.

Как я это понимаю сейчас:
в дополнение к свету и вращающейся пластине внутри микроволнового блока есть что-то, называемое магнетроном, который генерирует микроволны и фокусирует их на том, что находится на пластине. Природа микроволновых волн такова, что они не воздействуют на стекло, некоторые пластмассы и некоторые другие предметы, такие как металлы, которые отражают микроволны. Генерируемая магнетроном микроволновая волна проникает в одну из молекул пищи и «преобразуется в кинетическую энергию» (почему? Как? Чем? Какие эффекты имеет этот процесс? Почему эта кинетическая энергия делает пищу более горячей? )

Вот и все. Может кто-нибудь объяснить мне, как микроволновая волна делает пищу горячей?

Для всех, кто будет читать это в будущем, ответ Боба И ответ Дипсона были очень полезны и объясняли различные аспекты вопроса. Здесь был даже другой ответ, который был хорошим и объяснял больше. Честно говоря, они оба являются решениями, и оба ответа хороши, и теперь некоторые комментарии даже кажутся хорошими, но я не знаю, как отметить их обоих, поэтому я просто проголосую за них всех. Эта ветка хороша.

Ответы (2)

Основным механизмом приготовления пищи в микроволновой печи является взаимодействие между компонентом переменного электрического поля микроволнового электромагнитного поля с частотой 2400 МГц и полярными молекулами воды, содержащейся в пище. Это придает молекулам воды вращательную кинетическую энергию. Затем кинетическая энергия вращения рандомизируется за счет столкновений между молекулами воды, увеличивая поступательную кинетическую энергию молекул. Это, в свою очередь, приводит к повышению температуры пищи, что приводит к ее приготовлению.

Это распространенное заблуждение, что микроволновые печи «разогревают» пищу. Тепло – это передача энергии исключительно за счет разницы температур. Микроволновые печи не готовят, как обычная духовка, которая использует тепло. Передача энергии пище в микроволновых печах — это работа. А именно работу, которую переменное электрическое поле совершает над диполем молекулы воды.

Вы хотите сказать, что микроволны увеличивают энергию вращения молекулы, в которую входит волна? Почему микроволновка увеличивает кинетическую энергию вращения? Мне очень любопытно, как микроволны, проникающие в молекулу, увеличивают энергию вращения этой молекулы.

Да.

Есть два способа взглянуть на это: один с использованием волновой (классической) модели, а другой — с точки зрения корпускулярной (квантовой) модели.

Волновая модель:

Приведенная ниже диаграмма, возможно, является грубым способом показать, как электрическая составляющая электромагнитной волны взаимодействует с молекулой воды, вызывающей вращение. Молекулы воды представляют собой электрический диполь из-за пространственного расположения двух атомов водорода на одном конце и одного атома кислорода на другом. В целом он электрически нейтрален, но положителен на одном конце и отрицателен на другом, образуя диполь, как показано.

При прохождении электромагнитной волны мимо молекулы компоненты электрического поля меняются по полярности. Когда это происходит, молекула выравнивается (вращается) с полем из-за сил притяжения и отталкивания. Это дает молекулам вращательную кинетическую энергию.

Модель частиц (фотонов):

В фотонной (частичной) модели квантовая энергия микроволновых фотонов находится в диапазоне от 0,00001 до 0,001 эВ, что находится в диапазоне энергий, разделяющих квантовые состояния молекулярного вращения и кручения. Таким образом, в этой модели можно рассматривать передачу микроволновой электромагнитной энергии в виде фотонов, поглощаемых диполями молекул, заставляя их подвергаться вращению и скручиванию.

Более подробное описание взаимодействия электромагнитного излучения с веществом можно найти на следующем сайте: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod3.html .

Надеюсь, это поможет.

введите описание изображения здесь

Вы хотите сказать, что микроволны увеличивают энергию вращения молекулы, в которую входит волна? Почему микроволновка увеличивает кинетическую энергию вращения?
@fall3n Да. Но я обновлю свой ответ, чтобы объяснить, как это происходит, как с точки зрения электромагнитных волн, так и с точки зрения частиц (фотонов). Подождите, пожалуйста.
Спасибо, пожалуйста, дайте мне знать, когда вы это сделаете, поскольку мне очень любопытно, как микроволны, которые входят в молекулу, увеличивают энергию вращения этой молекулы.
@fall3n Fall3n Смотрите обновление моего ответа.
Вау, хорошо, эта схема помогает. Возможно, я упускаю что-то очевидное. Поэтому, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь в своем понимании. Микроволновая волна обозначена на диаграмме как «Переменное электрическое поле». Микроволновая волна имеет магнитные полюса в следующем порядке слева направо: +-+. Положительные полюса в микроволновой волне притягивают отрицательные полюса молекул воды, поэтому молекулы вращаются так, что эти полюса могут оказаться ближе. Объяснение в этом комментарии — это мое понимание феномена «потепления», поэтому 1. пожалуйста, скажите мне, верно ли мое понимание.
2. Верно ли, что природа микроволновки такова, что она имеет чередующиеся + и - полюса? (Как показано на схеме?)
@fall3n Это синусоидальная волна. Синусоидальная волна непрерывно чередуется между + и -.
Да, природа синусоидальной волны всегда заключается в том, что она чередуется между + и -, однако я понимаю, что микроволны иногда бывают только синусоидальными. 1. Вопрос 1 из двух комментариев назад 2. Всегда ли микроволны, производимые микроволновыми установками на кухнях, синусоидальны?
@fall3n 1. Микроволны, свободно перемещающиеся в пространстве, представляют собой электромагнитные волны, имеющие две ортогональные составляющие, обе синусоидальные, одна представляет собой электрическое поле, а другая - магнитное поле. Смотрите изображения по этой ссылке: google.com/…
2. В микроволновой печи электромагнитные волны не распространяются свободно, как в космосе, поскольку они отражаются от стенок печи. Это может привести к конструктивной и деструктивной интерференции, стоячим волнам и т. д., так что они могут быть несинусоидальными. Но еда находится на вращающемся столе, так что существует относительное движение между электрическим полем и молекулами воды, что выравнивает процесс приготовления.
Чистый эффект заключается в том, что молекулы воды подвергаются меняющимся электрическим полям, вызывающим вращение. В этом отношении мой рисунок был чрезмерным упрощением (я сказал, что он был грубым) только для того, чтобы дать вам общее представление. Это не должно было быть воспринято буквально.
О, я думаю, теперь я понимаю, скажите мне, если я ошибаюсь, пожалуйста: генерируемые микроволны быстро проходят мимо молекул воды в пище. Движущаяся волна означает движущийся + полюс, за которым следует движущийся - полюс, и так далее. Эти полюса волны временно притягивают противоположный полюс молекулы воды, и поскольку волна движется, молекула воды вращается, чтобы переместить свой полюс ближе к противоположному полюсу волны. Это вращение молекулы воды создает трение и, таким образом, тепло делает пищу более горячей. Пожалуйста, подтвердите правильность этого описания.
@fall3n По сути, да. Но вместо того, чтобы думать с точки зрения движущихся «полюсов», подумайте об изменении направления электрического поля, когда волна проходит мимо молекул. И не думайте с точки зрения «создания трения» и «нагрева» пищи. Молекулы приобретают вращательную кинетическую энергию за счет работы поля. Когда они сталкиваются с другими молекулами, вращательная кинетика рандомизируется, чтобы увеличить среднюю поступательную кинетическую энергию молекул. Это соответствует повышению температуры пищи, что приводит к ее приготовлению.
Боб, большое спасибо. Я отметил ваш ответ как решение, чтобы вы получили признание за всю помощь, которую вы мне оказали.
@fall3n Спасибо за это

Когда вы начинаете готовить, магнетрон берет электричество из розетки и преобразует его в мощные радиоволны . Магнетрон направляет эти волны в отделение для продуктов . Еда лежит на вращающемся подносе, медленно вращающемся, поэтому микроволновые печи готовят ее равномерно. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок пищевого отсека, точно так же, как свет отражается от зеркала. Когда микроволны достигают самой еды, они не просто отскакивают от нее. Как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так и микроволны проникают внутрь продуктов. Проходя через него, они заставляют молекулы внутри него вибрировать быстрее.Вибрирующие молекулы делают ее горячей, поэтому чем быстрее вибрируют молекулы, тем горячее становится пища. Таким образом, микроволны передают свою энергию молекулам пищи, быстро нагревая ее.

Простыми словами. Готовьте пищу в микроволновой печи , генерируя кинетическую энергию между молекулами пищи.

Re, «колеблющиеся молекулы» и «межмолекулярное трение». Трения нет. Скорее внутренняя кинетическая энергия («вибрирующие молекулы») вещества определяет его температуру. en.wikipedia.org/wiki/…
@SolomonSlow Похоже, вы говорите, что молекулярная вибрация - ЭТО то, что делает вещи горячими. Хорошо, это логично, но почему микроволновка заставляет молекулу вибрировать?
@ fall3n Я не говорю, что молекулярная вибрация делает вещи горячими, я говорю, что это само определение «горячего». Когда вы говорите, что что-то горячее, вы говорите, что его молекулы в среднем имеют относительно высокую кинетическую энергию. Что касается механизма работы в микроволновой печи, извините, но я не думаю, что смогу дать вам лучшее объяснение, чем те, которые уже есть здесь в ответах.
Микроволны не заставляют молекулы вибрировать. Они заставляют их вращаться. Режим энергии вибрации включает уровни энергии выше, чем у микроволн. Инфракрасное излучение создает молекулы.
@SolomonSlow хорошо, спасибо за ваш вклад, я чувствую, что теперь я немного лучше понимаю этот процесс. Мне до сих пор неясно, как именно микроволновые волны «увеличивают» энергию вращения молекул, в которые они входят, но, надеюсь, кто-нибудь объяснит этот интересный ответ.
Микроволновки: зачем в них готовят еду?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v