Микроволновая печь и принцип её работы. Что происходит с продуктами?

Принцип действия микроволновой печи состоит в преобразовании энергии электромагнитного излучения (а именно микроволн) в тепловую энергию продукта. Как же это происходит?

«Если через жидкость пропускать электромагнитные волны, происходит поглощение их энергии. Величина поглощенной энергии зависит от частоты прошедшей волны и определяется составом и структурой жидкости». (Прикладная физика № 2, 2008)
Из курса физики известно, что всем веществам свойственны колебания молекул, но частота этих колебаний у каждого вещества своя. Так и молекулы воды постоянно совершают сложные колебания с определённой частотой.
При совпадении собственной частоты колебаний молекул данного вещества с внешней частотой происходит явление резонанса, т.е. увеличение частоты колебаний.

Учитывая то, что вода является компонентом, содержащимся практически во всех продуктах, в СВЧ печах генерируется такая частота излучения, которая поглощается только молекулами воды. Она составляет 2,45 гигагерц (то есть длина волны около 12 см) и является частотой резонансного поглощения для молекул воды.
В результате излучение микроволн поглощается исключительно водой и расходуется только на увеличение ее внутренней энергии, которая, как известно, выражается температурой.

Что же происходит с молекулами воды?

СВЧ — волны воздействуют только на электрически заряженные структуры.
Такими структурами в пище являются молекулы воды, которые представляют собой диполь, то есть крохотный магнитик, один конец которого имеет положительный электрический заряд, а другой — отрицательный.

Микроволны, воздействуя на молекулы воды, содержащиеся в пище, заставляют их колебаться с большой частотой.
Это происходит из-за того, что молекулы воды, являясь электрически заряженными и находясь в электрическом поле, всегда стремятся сориентироваться вдоль силовых линий этого поля, располагаясь «плюсом» в одну сторону, «минусом» — в другую. Это похоже на то, как ведёт себя стрелка компаса, стремясь установиться вдоль линий магнитного поля Земли.
Однако, направление электрического поля СВЧ — волн в микроволновке меняется с очень высокой частотой (более миллиарда раз в секунду), поэтому молекулам приходится постоянно поворачиваться на 180°. Таким образом, молекулы воды совершают своё обычное движение, но только с очень большой скоростью. Совершая миллиард таких переворотов, молекулы трутся одна о другую, а трение в свою очередь порождает тепло, которое и служит источником разогрева пищи, распределяясь по всему нагреваемому продукту за счет теплопроводности.
Таким образом, энергия микроволн порождает движение, а движение — тепло. Тот же эффект получения тепла используется в зажигалках, при высекании огня с помощью трения двух камней, да и при трении ладошек друг о друга они нагреваются, а тепло проникает в более глубокие ткани.
Испарившиеся молекулы воды также вращаются под действием микроволн, но так как в газах молекулы расположены на большóм расстоянии друг от друга, при движении они не сталкиваются, а поэтому воздух в печке практически не нагревается.

Таким образом, СВЧ — волны нагревают не сам продукт, а воду, которая в нём содержится. А белки, жиры, углеводы и сухие продукты остаются практически «невидимыми» для микроволн.
При этом в самих продуктах никаких существенных изменений не происходит.

По этой же теме:
Микроволны в СВЧ — печах, их природа и свойства. 

loading...

Один комментарий

  1. Константин 20.09.2015

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.