小玩意大科学之微波炉真的实现360加热二

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上一期小编介绍了微波炉的工作原理。 每个人都对微波炉的工作条件有所了解。 不熟悉的童鞋请复习小工具与大科学的微波炉:从宏观原理到微观电路(一)。 本期讨论的是,微波炉真的对食物进行全方位加热:从里到外、从左到右、从前到后360°全方位加热? 别着急,跟着小编为大家慢慢介绍,相信看完本期,你应该会有自己的答案。

从微波炉的原理可以看出,它主要是依靠微波的热效应来传递热量。 这里的微波是电磁波,与wifi、蓝牙等通讯工具的微波信号,甚至红外线、紫外线、可见光属于同一范畴,只是频率不同而已。

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由于是以微波加热为基础的,所以微波加热具有微波的某些特性,这些特性甚至决定了微波炉的各种禁忌和设计。

粒子

微波是一种具有波粒二象性的电磁波,即既具有粒子的特性,又具有波的特性。 因此,微波呈现出穿透、反射和吸收三种特性。 最简单的例子是,对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎不被吸收而直接穿过。 对于水和食物等,它会吸收微波并自行加热。 而对于金属的东西,微波会被反射。 因此反映在微波炉上,加热容器不能使用金属制品,应使用塑料、陶瓷等非金属材料。

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回到穿透,微波穿透是电磁波穿透介质内部的能力。 当电磁波从介质表面进入并在其内部传播时,其所携带的能量不断被吸收并转化为热能。 随着进入介质表面的距离呈指数衰减。 传输深度定义为材料内部功率密度为 1/e 或表面能密度的 36.8% 时的深度 D。

进化到微波炉是微波对食物的穿透距离。 微波振动频率增加,穿透距离急剧减小,但食物吸收的热量越多。 因此,需要选择合适的频率范围。 一般家用微波炉使用2.4GHz,工业微波炉使用916MHz。 至于这个频率选什么,听下期分解。

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常见食物的微波穿透距离

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除了穿透距离的不同,不同的食物成分对频率的反应也不同,例如食物中的水和脂肪对微波频率的反应很大。 材料吸收微波的能力主要取决于其介质损耗因数。 介质损耗因数大的物质吸收微波的能力强,相反,介质损耗因数小的物质吸收微波的能力弱。 由于各物质的损耗因子不同,微波加热呈现出选择性加热的特点。 这取决于食物的电特性,以及食物中的成分。 比如面包中的气孔和冰块,这些成分结晶紧密,与微波振动共振小,受热慢。 可以看出,用微波炉解冻加冰的食物时,表面的冰块更难溶解。

挥发性

微波波长为1m~0.1mm,频率为300MHz~3000GHz,是无线电波中波长最短的电磁波。 因此,微波振动具有波动的一面。

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三维波

既然是波,就有波峰和波谷,也有固定的点,这些固定的粒子是无法产生热量的。 因此,在微波炉的腔体内,这些不动的颗粒就形成了“冷点”。 为了改变这种情况,可以加一个转盘。 下图是同一微波炉加热不同模式下物体的热量分布图(红色代表高温)

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斩波方式是改变微波发射的位置,使微波输出在炉腔内的位置不断变化,产生的热量比较均匀。 具体地,在炉腔入口附近有一个可旋转的搅拌器。 由于搅拌器是扇形金属,旋转后能向各个方向反射微波,所以能使炉腔内的微波能量均匀分布。 里面。

另外,你有没有观察到大多数微波炉的形状相似,纵横比也比较一致? 这是由于建立了稳定的三维驻波场,所以炉腔的边长是半个微波波长的整数倍,而微波炉的微波频率为2.4GHz,波长为fixed,所以大小/结构也基本相同。

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