Könnte ein Mikrowellenherd so eingestellt werden, dass er gut auftaut? [geschlossen]

Typische Mikrowellenherde leisten beim Abtauen eine miserable Arbeit, weil flüssiges Wasser ihre Strahlung viel besser absorbiert als Eis. Sobald also ein Fleck schmilzt, steigt er schnell auf Kochtemperatur, während der Rest des Essens gefroren bleibt. Wäre es möglich, einen Ofen zu bauen, der stattdessen Mikrowellen verwendet, die bevorzugt von Eis absorbiert werden, damit er gut auftaut? Ein solcher Ofen wäre vermutlich zum Kochen ineffizient, aber dennoch wertvoll.

"weil flüssiges Wasser ihre Strahlung viel besser absorbiert als Eis". Bist du dir da sicher? Ich glaube, dass Wasser bei 0 ° C mehr Mikrowellenenergie absorbiert als Wasser bei beispielsweise 50 ° C, da die dielektrischen Verluste von Wasser mit abnehmender Temperatur zunehmen. Schauen Sie sich die Dielektrizitätskonstante auf Wikipedia an.
@BobD, ich weiß nicht, wie viel Unterschied die Temperatur macht, aber die Phase macht einen großen Unterschied. Wasser in flüssiger Phase absorbiert bei jeder Temperatur viel mehr Energie aus den Mikrowellen als Wasser in fester Phase. (Siehe Cort Ammons Antwort weiter unten.)
@SolomonSlow Guter Punkt. Ich habe nicht überprüft, ob 0 C ausschließlich die Wasserphase war.
Ich glaube nicht, dass es Mikrowellenbänder gibt, bei denen die Eisabsorption größer ist als die von Wasser.

Antworten (3)

Es wäre sehr schwierig, dies zu tun. Mikrowellen erhitzen, indem sie Energie bei Resonanzfrequenzen der Moleküle hinzufügen. Eis und Wasser haben sehr unterschiedliche Reichweiten :

Die Leichtigkeit der Bewegung hängt von der Viskosität und der Beweglichkeit der Elektronenwolken ab. In Wasser beruhen diese auf der Stärke und dem Ausmaß des wasserstoffgebundenen Netzwerks. In freiem flüssigem Wasser tritt diese Bewegung bei GHz-Frequenzen (Mikrowellen) auf, während sie in eingeschränkterem „gebundenem“ Wasser bei MHz-Frequenzen (kurze Radiowellen) und in Eis bei kHz-Frequenzen (lange Radiowellen) auftritt.

Eine Funkwelle im GHz-Bereich ist weniger als 1 m lang, was es einfach macht, in den Räumen zu arbeiten, in denen eine Mikrowelle arbeiten muss, und mit angemessen großen Antennen einfach zu erzeugen. Wie sich herausstellt, müssen Mikrowellen im 2,450-GHz-Band arbeiten, da dies das Band ist, das Mikrowellen von der FCC zugewiesen wurde. Das ist eine Wellenlänge von ungefähr 12 cm, also sind die Antennen wirklich sehr vernünftig.

Näher an 1 kHz, einer Region, die als VLF bekannt ist , finden wir Wellenlängen von fast 3000 km. Das bedeutet, dass unsere Antennen viel kürzer sein müssen als ihre zugehörige Wellenlänge, was sie viel weniger effizient macht. Die meiste Energie einer solchen Antenne wird nicht wirklich von der Antenne abgestrahlt. Es wird normalerweise als "Abfall" auf den Boden geschickt. Ich müsste einen Antennenexperten konsultieren, um eine echte Antwort zu erhalten, aber 10% Effizienz sind für VLF-Antennen keine Seltenheit.

Wollen Sie damit sagen, dass ein Mikrowellenherd 10 % effizient ist?
Übrigens beträgt die Frequenz eines Mikrowellenofens 2450 MHz, was einer Wellenlänge von etwa 12 cm entspricht.
@BobD Ahh, gut zu wissen über die Wellenlänge. Ich konzentrierte mich nur auf Wasser und dachte nicht einmal daran, die tatsächliche Wellenlänge nachzuschlagen, bei der Mikrowellen arbeiten! Was den Wirkungsgrad betrifft, stammt die 10%-Zahl aus dem Wiki-Artikel über VLF-Antennen. VLF-Antennen sind aufgrund der großen Wellenlänge viel weniger effizient als andere.
Laut Wikipedia liegt der typische Wirkungsgrad eines Mikrowellenofens bei etwa 65 %.
Und das wäre die vom Hersteller angegebene Ausgangsleistung dividiert durch die elektrische Eingangsleistung.
Die Idee, dass „Mikrowellen Wärme durch Hinzufügen von Energie bei Resonanzfrequenzen der Moleküle erzeugen.“ ist einfach falsch. Schlagen Sie Energieniveaus für Rotationsmodi von Wassermolekülen nach. Keiner von ihnen ist in der Nähe der 12-cm-Leistung von Mikrowellenöfen.
@Dwin hier ist eine Beispielquelle, die beschreibt, wie sich Eis- und Wassermikrowellen unterscheiden.
Sie sagten, die Öfen verwendeten Frequenzen, die bei oder in der Nähe von "Resonanzfrequenzen" lagen. Dieses Diagramm auf Grundschulniveau sagt nichts über Frequenzen aus, geschweige denn eine Diskussion über quantenmechanische Resonanz.
Der Wikipedia-Artikel über dielektrische Erwärmung enthält einen Abschnitt über "Durchdringung", der meiner Analyse entspricht und der Meinung ist, dass es ein schlechtes Design wäre, Frequenzen bei Resonanz zu verwenden. Bei einer Resonanzfrequenz wäre die Absorption hoch und nur die Oberfläche der in den Ofen gestellten Gegenstände würde Energie übertragen, während die Mitten kühl bleiben würden.

Um einen Mikrowellenherd so „abzustimmen“, dass er das Auftauen anders handhabt als das Kochen, benötigen Sie meiner Meinung nach mehr als eine Mikrowellenfrequenz, und ich glaube nicht, dass dies passieren wird, da die FCC den Frequenzbereich festlegt und die Frequenz 2450 MHz hat zum Industriestandard werden. Selbst wenn die von der FCC zugelassene Reichweite eine andere für Eis günstigere Frequenz zulassen würde, würde dies die Kosten wahrscheinlich mehr in die Höhe treiben, als es den Verbrauchern wert wäre.

Soweit ich weiß, beinhaltet der Abtauzyklus bei allen Mikrowellenöfen das Variieren der Ein- und Ausschaltzeiten. Kürzere Ein- und längere Auszeiten tauen gleichmäßiger ab. Das Auftauen würde jedoch auch länger dauern, und Benutzer erwarten heutzutage, dass in einem Mikrowellenherd alles schnell geht. Wird ein Kompromiss.

Hoffe das hilft.

Dazu gibt es folgende Möglichkeit. Eine Falle für das geschmolzene Wasser kann in den Mikrowellenhohlraum eingebaut werden, indem das gleiche Material (dünnes perforiertes Metallblech) verwendet wird, das verwendet wird, um die Mikrowellenübertragung durch das Fenster in der Tür des Ofens zu blockieren. In diese Falle stellen Sie einen Glasbecher, um die Schmelze aufzufangen, die durch ein kleines Loch in der Oberseite in die Falle tropft.

Sobald es sich in der Falle befindet, kann das Wasser nicht mehr durch die Mikrowellen im Hohlraum erhitzt werden, und diese Mikrowellen können stattdessen zum Schmelzen des Eises verwendet werden.

Das wird nicht wirklich reichen. Das Wasser kann im Allgemeinen nicht frei abfließen. Es ist in Hühnerfleisch, Bohnen oder anderen Lebensmitteln enthalten.
Ich habe ein Produkt entwickelt, das nach diesem Prinzip funktioniert, aber für Dinge, bei denen das Wasser leicht weglaufen kann – also verstehe ich Ihren Punkt. Außerdem besteht die starke Tendenz, dass die Lebensmittel nach dem Auftauen zu kochen beginnen, während der Rest gefroren bleibt ...
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