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只有我一人这样吗?每次用微波炉前都要搜索它不能加热啥?

lovgou.com  来源:全球乐购 日期:2020-05-18 21:21:10

监制:中国科学院盘算机网络信息中心

疫情宅家的日子,微波炉成了许多人解决用饭问题的好辅佐。然而,许多人对微波炉的相识并不够,只要是食物,就喜欢用微波炉"叮"一下,导致频频"翻车"。

图片泉源:微博

为什么微波炉不能加热鸡蛋?放进微波炉加热的食物为什么不能用金属器皿来盛?要相识这些,我们需要先知道微波炉加热食物的原理。

微波炉是怎样将食物加热的?

微波炉加热食物的原理是用微波辐射来加热食物。微波和我们平时所见的光一样,都是一种电磁波。微波专门指的是波长在1毫米到1米之间的电磁波。可见光指的是波长在400到700纳米之间的电磁波。

一般的家用微波炉发生的微波的频率是2.45GHZ左右,波长在12厘米左右。当用微波炉加热食物的时候,食物的分子会吸收微波所携带的能量,吸收了能量的食物分子会发生振动,这种振动在宏观上的体现就是食物温度的升高。

微波炉是使用微波来加热食物的(图片来自https://www.pngwave.com/png-clip-art-aefdz)

更详细的说,微波炉接纳的是介电加热。介电加热指的是指使用电磁辐射来加热介电质的一种方式,介电质是一种可被电极化的绝缘体。

好比说,水就是一种介电质,一个水分子包罗两个氢原子和一个氧原子。虽然水分子整体上是电中性的,可是氧原子带负电荷,而氢原子带正电,如下图所示。水分子的这种性质让水成了一种理想的介电质。

水分子示意图(图片泉源:作者自制)

将把水分子置入电磁波中,由于电磁波中电场的作用,水分子中的带负电的氧原子会倾向于朝反着电场的偏向位移,而氢原子会朝着电场的偏向移动。氧原子和氢原子的这种位移是很小的,并不足以导电,这种现象就叫做介电质的电极化。

介电质的极化(图片来自:参考资料1)

当把水放入微波炉加热时,微波炉发出的微波的电场不停变换着偏向,水分子的氧原子和氢原子就不停的变换位置,这种位置的变化可以明白成水分子的振动。随着时间的流逝,水中大多数分子都市发生这种振动,水温就会变高。

另外,脂肪和糖也是电介质,可是它们的分子在电场中移动的位置比水小,因此加热它们需要更长的时间。

微波炉加热食品主要加热的是食品内里的水分(参考资料2)

有些人可能听过这样一种说法,说微波炉是从内到外加热食物的,这种说法是正确的吗?

对于一些有外壳的食物,情况可能确实如此。好比说鸡蛋,鸡蛋内部是液体,是良好的介电质,在微波炉内容易被加热,而鸡蛋外壳,则被加热的很慢。当把鸡蛋放进微波炉加热时,鸡蛋内部会首先热起来,内部的热量被外壳禁锢着得不到释放,当加热到一定水平时,鸡蛋壳就会被撑破,鸡蛋就会爆裂。

对于普通的食物,好比说馒头,米饭,面包等等,它们内部的水分漫衍比力匀称,当放进微波炉时,它们都是被匀称加热的,并不是从内到外加热的。

相识了微波加热的原理,我们才气更好地避开微波炉使用雷区。

微波炉不能用来加热什么?

微波炉加热食物,主要是加热食物中的水分。一般来说,如果一个食物特别干燥,是不宜使用微波炉来加热的。

例如,纸币不能放入微波炉内里加热。这些干燥的易燃物不是介电质,它们不会吸收微波炉的热量,所以会导致微波炉内里的温度越来越高,当高于一定温度时,就会点燃这些可燃物。

被微波炉烧掉的纸币(图片来自https://eunited.com.my/366002/)

另外,使用微波炉加热的一个很重要的原则是,不要把金属放入微波炉。这是因为用微波炉加热金属时,微波炉发出的能量并不会被金属吸收,而是被金属反射,这时微波炉内里积累的能量会越来越多,当能量到达一定水平时微波炉甚至会起火爆炸。

另外,正是由于金属可以反射微波,所以微波炉的四周和门都是用金属做的,这样可以有效地把微波限制在微波炉内部,防止微波逸出,造成宁静隐患。

厨房不愧也是"战场",微波炉的泛起和军工有关

你可能想不到,厨房里的微波炉最开始竟是由一个军工企业率先制造出来的,这是怎么一回事呢?

这就要从微波炉内里发生微波的装置—磁控管—说起。磁控管最初是给军用雷达使用的,用来探测飞机和导弹。二战竣事以后,制造磁控管的公司业绩大不如前。一些磁控管制造商,例如雷神公司(Raytheon Company),急切地想把该技术应用到新的领域来盈利。

二战时期,科技界已经普遍知道无线电波能够加热介电质料,而且在工业和医疗情况中相当普各处使用介电加热技术。用无线电波加热食物的想法也已经泛起。一些公司和实验室也一直在研究这种技术,在1933年在芝加哥举行的世界展览会上,西屋公司更是展示了一个10千瓦的短波无线电发射机,该发射机可以在两个金属板之间煮牛排和土豆。可是在二战时期这种现象并没有被深入的研究。

雷神公司制造的Raydarange 微波炉(图片来自 http://www.technologyvista.in)

直到1945年,雷神公司的工程师珀西·斯潘塞(Percy Spencer)在这个想法上前进了一步。斯宾塞其时正在测试用于雷达装备的微波辐射器(磁控管)时,突然感受西裤的口袋里有点差池劲,甚至听到了咝咝的声音。斯宾塞停下手里的事情,效果发现是他口袋里装的一块巧克力融化了。他猜可能是磁控管发射的微波烤化了巧克力,虽然这不是一种新的现象,可是斯宾塞决议用差别的食物去研究这种现象。

斯宾塞通过将磁控管发射器毗连到关闭的金属盒上,制造出了世界上第一台真正的微波炉。然后,他将种种食品放入盒子中,同时视察效果并监控温度。

厥后雷神公司的治理层得知了斯宾塞的发现,马上给这个发现申请了专利,并于1946年推出了首台商用Radarange微波炉。

但这个时候的Raydarange是一个很是昂贵的设备,而且在事情时候必须不停的用水举行冷却,使用起来不是很利便,只能在餐馆举行使用,并不适合普通的家庭。

Tappan RL-1 壁挂式微波炉。(图片泉源:参考资料3)

到1955年,雷神公司已开始许可其它公司使用其微波技术来制造微波炉。之后不久,Tappan公司给消费者设计了第一台实用的微波炉Tappan RL-1。

Tappan RL-1是壁挂式微波炉,售价高达1,295美元(相当于今天的11,000美元),大多数人基础肩负不起。十年后,雷神公司收购了Amana Refrigeration公司,之后于1967年开始以495美元出售Amana Radarange微波炉。随着技术的进步,微波炉的价钱也越来越自制。

在80年月,微波炉在美国家庭变得越来越普遍。这个时候微波炉也开始走进中国家庭的厨房,随着中国企业的进一步到场,微波炉也很快在中国实现了普及。

1967年的Amana Radarange 微波炉,和现在的微波炉已经十分相像了

军用的技术也可以转换为民用技术,造福于普通的民众,类似的生长另有雷达,核能等。

军用磁控管变身民用微波炉,这么厉害的厨具可不止热剩菜饭的功效哦。

参考资料:

1、Polarization of Dielectric

http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/electric/dielec.html

2 Microwave oven operating principle.

3.Tappan Model RL-1 Microwave Oven.

文章仅代表作者看法,不代表中国科普博览态度

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