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岳东晓 -- 珍珠湾全球网 ... http://ydx.zzwave.com [收藏] [复制] [分享] [RSS] 岳东晓 -- 珍珠湾全球网

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科普:微波炉原理揭秘(2)

热度 5已有 8525 次阅读2013-1-31 09:54 |个人分类:科普|系统分类:学术| 微波炉, 科普

微波炉原理揭秘(1)中,我对常见微波炉原理的说法进行了数量级分析。这种说法是微波炉上的电磁波每秒锺要转二十几亿圈,水分子们以这样的 速度跟着转,自然也就浑身发热】。通过简单的计算,水分子转动的量子能级对应的频率高达$10^{13}$GHz,是微波炉频率的上万倍,达到红外的范围了。因此微波炉的微波(下面简称炉波)根本不可能使水分子跃迁到更高的转动能级。相对于水分子的转动频率来说,炉波变化极慢,相当于静电场。因此,我们可以排除炉波使水分子旋转的说法。

要验证上述的分析,可以做一个实验。在一个封闭的玻璃瓶里放少量的水,放入微波炉中加热,可以想见,水会被变成气体,水分子可以自由运动、自由转动,如果这个水气瓶继续在微波炉中转,温度是否会持续升高?根据我们上面的分析,应该不会。因为水分子的转动能级远高于微波频率,气体状态的水无法吸收微波。换言之,这瓶子水气对与炉波来说是透明的,也就无法继续吸收能量,继续加热了。

在微观角度,炉波就是大量的光子,但这些单个光子的能量非常低,不足以使水分子转动,但我们知道,微波炉确实能加热水,所以炉波的光子也确实被水吸收了。因此,我们必须寻找在微波频率的能级跃迁机制。

那么微波炉加热的机制是什么呢?

十万个为什么里似乎有这样的故事:水虽然是液体,但由于所谓氢键的存在,在小范围内水分子是有规律排列的,有点类似于晶体的结构。这种结构处于其他类似结构的包围之中,有其对应的振动模式---就是所谓声子。可以想象,由于这种结构由许多水分子结合而成,其整体振动频率也就大大低于单个分子的转动频率,而可以低到微波的频率。

水中的氢键结构是微波炉工作的机理。


参见:U. Kaatze, R. Behrends and R. Pottel, Hydrogen network fluctuations and dielectric spectrometry of liquids, J. Non-Cryst. Solids 305 (2002)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022309302010840








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发表评论 评论 (12 个评论)

回复 ww_719 2013-1-31 10:01
然后呢?怎么还没有结论呀...我这着急呀,哈哈...老牛你能不能快点说呀,快把我急出病来了,哈哈哈..
回复 ww_719 2013-1-31 10:04
另外,既然是科普,您老能说得浅显易懂点好吗?哈哈..
回复 岳东晓 2013-1-31 10:08
ww_719: 另外,既然是科普,您老能说得浅显易懂点好吗?哈哈..
且听下回分解
回复 ww_719 2013-1-31 10:31
岳东晓: 且听下回分解
您老能快点吗?哈哈...
回复 ww_719 2013-1-31 10:31
岳东晓: 且听下回分解
您老能快点吗?哈哈...
回复 VANO 2013-1-31 10:45
ww_719: 您老能快点吗?哈哈...
常艳对衣局也常说这句话
回复 ww_719 2013-1-31 10:48
VANO:    常艳对衣局也如此要地说
            
回复 岳东晓 2013-1-31 11:02
VANO:    常艳对衣局也常说这句话
不会吧?
回复 cat 2013-2-1 00:54
ww_719:                      
娃娃啊!
回复 ww_719 2013-2-1 02:10
cat: 娃娃啊!
  
回复 中西部网客 2013-2-1 09:32
ww_719: 您老能快点吗?哈哈...
  
回复 ww_719 2013-2-1 12:03
中西部网客:   
  

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