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微波炉加热

时间:2008-08-15 02:03:55  浏览:        

最后介绍微波炉。微波炉是大家最熟悉的,和我们的关系也很密切。也许大家还没想到,跟各位关系最密切的不是微波炉里的微波,而是自己身上射出的微波。由我们体温所放射出的热,就是电磁波,其中微波的成分还蛮高的。微波炉的主体是一个作用腔,是个用金属封闭的箱,微波射进去加热食物。箱上有一个可看进去的窗口,可是微波漏不出来。其它还有磁控管、高压电源、风扇、波导管等,这是整个微波炉的机械结构。

 

  磁控管是微波炉里面最主要的器件,它是一个微波发射器。因为磁控管可应用在家用的微波炉中,产量动不动就是几百万个,这里面的商机就很多,而最尖端雷达所使用的磁控管通常赚不了钱,因为需要量常常只是一两个,所以微波炉才是商家真正在追逐的利基产品。加速器也是一样,要找人做还得四处拜托,因为量太少没利润。现在为了竞争,磁控管可以做到一个不到10元美金,量产能使价格便宜到这种程度,相当不可思议,而太空侦测用的微波管可能一个要价百万美金,简直不成比例。

 

  微波加热是利用什么原理?这就得谈到水。水是一个很奇特的分子,前面讲到水在吸收电磁波时,竟然在可见光频段有那么一个大峡谷。同样神奇的是,水一直冷缩到摄氏4度,然后在摄氏4度以下开始膨胀,这又是少有的。假如水在摄氏4度以下继续冷缩,水面结成的冰就会沈到水底,明年夏天来时,因为隔了那么深的一层水,水底的冰无法融掉,然后冬天来了,又有一堆冰沈下去,大概几十年后整个湖都是冰,即使夏天也一样。生物是从水里发展出来的,如果水没有这个特性,可能就不会有生物,也没有人类。

 

  为什么水和微波炉的关系这么密切?因为水分子另外还有一个特性:它天生就有电偶极。在水中,水分子的电偶极通常排列很紊乱,微波炉作用时,作用腔内就有电场产生,水分子在电场中受到力矩作用,电偶极就会朝着电场方向排列,电场方向不断改变时,水分子的方向也就一直跟着改变,不断地打转。

 

  是否每打一个转就增加一点能量呢?这倒不见得。例如船在水波上面,每来一个波峰,船就上升一点,波峰过后船又下降,下一个波峰来了,又做相同的动作,一再重复相同的动作,船的能量并没有一直增加。这个道理运用到水分子的转动上也是一样,能量不会一直增加,所以并没有加热。要加热,水分子周围必须要有东西,这样才能在转动的同时,因彼此之间碰撞而加热。

 

  比如一块肉,电磁波让里面的水分子转动,去挤动旁边肉的组成分子,这时就能加热。如果全是一杯水也可以,只要水分子之间互相挤动就会变成热能。我们都清楚,热能就是乱无次序的动能,在空气里头的热能就是如此。风的动能就不叫热能,因为风是往同一个方向吹,是有序的动。水分子在电场里一起有序的动,也不是热能,能量还可以再回传给电场。可是当水分子和其它分子挤在一起动的时候,相互擦撞,这时大家的方向就乱了,变成了热能,这就是微波炉的加热原理。

 

  微波加热不但要使微波能进到食物里面,还要能被吸收。频率太低,大部分都穿透过食物,频率太高,在食物表面上就被吸收,进不到里面,微波加热的频率(大都是2.45 GHz)就是在这个条件下所选择的,这是微波炉专用的频率,所以不会干扰通讯。由于微波能进到食物里面,同时加热各处,所以加热速度快。此外,金属作用腔壁吸热慢,温度不高,散热少,这种加热方法效率高达50%左右,比传统烤箱加热效率(约10%)大得多,所以也省电。

  
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