Mikrowellen: Warum kochen sie Essen?

Der primäre Mechanismus, der beim Mikrowellenkochen beteiligt ist, ist die Wechselwirkung zwischen der elektrischen Wechselfeldkomponente des elektromagnetischen Mikrowellenfelds von 2400 MHz und den polaren Molekülen des Wassergehalts von Lebensmitteln. Dies verleiht den Wassermolekülen kinetische Rotationsenergie. Die kinetische Rotationsenergie wird dann durch Kollisionen zwischen Wassermolekülen randomisiert, wodurch die kinetische Translationsenergie der Moleküle erhöht wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Lebensmittels, wodurch das Lebensmittel gegart wird.

Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Mikrowellen Lebensmittel „erhitzen“. Wärme ist Energieübertragung ausschließlich aufgrund von Temperaturunterschieden. Mikrowellenöfen kochen nicht wie ein herkömmlicher Ofen, der Wärme verwendet. Die Energieübertragung auf die Lebensmittel, die mit Mikrowellenherden verbunden sind, ist Arbeit. Nämlich die Arbeit, die das elektrische Wechselfeld am Dipol des Wassermoleküls verrichtet.

Wollen Sie sagen, dass die Mikrowellen die Rotationsenergie eines Moleküls erhöhen, in das die Welle eintritt? Warum erhöht die Mikrowelle die kinetische Rotationsenergie? Ich bin sehr neugierig, wie Mikrowellen, die in ein Molekül eindringen, die Rotationsenergie dieses Moleküls erhöhen.

Ja.

Es gibt zwei Betrachtungsweisen, eine nach dem (klassischen) Wellenmodell und eine nach dem Teilchen- (Quanten-)Modell.

Wellenmodell:

Das folgende Diagramm ist vielleicht ein grober Weg, um zu zeigen, wie die elektrische Feldkomponente der elektromagnetischen Welle mit einem Wassermolekül interagiert, das eine Rotation induziert. Das Wassermolekül ist aufgrund der räumlichen Anordnung der beiden Wasserstoffatome an einem Ende und einem Sauerstoffatom am anderen ein elektrischer Dipol. Es ist insgesamt elektrisch neutral, aber an einem Ende positiv und am anderen negativ und bildet einen Dipol, wie gezeigt.

Wenn sich die elektromagnetische Welle am Molekül vorbei ausbreitet, wechselt die elektrische Feldkomponente ihre Polarität. Wenn dies der Fall ist, richtet sich das Molekül aufgrund der Anziehungs- und Abstoßungskräfte mit dem Feld aus (rotiert). Das gibt den Molekülen kinetische Rotationsenergie.

Partikel-(Photonen-)Modell:

Im Photonen-(Teilchen-)Modell liegt die Quantenenergie von Mikrowellenphotonen im Bereich von 0,00001 bis 0,001 eV, was im Energiebereich liegt, der die Quantenzustände der molekularen Rotation und Torsion trennt. In diesem Modell können Sie also die Übertragung von elektromagnetischer Mikrowellenenergie in Form von Photonen sehen, die von den Moleküldipolen absorbiert werden, wodurch sie Rotation und Torsion erfahren.

Eine detailliertere Beschreibung der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Materie finden Sie auf der folgenden Website: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod3.html

Ich hoffe das hilft.

Wenn Sie mit dem Kochen beginnen, nimmt das Magnetron Strom aus der Steckdose und wandelt ihn in leistungsstarke Radiowellen um . Das Magnetron strahlt diese Wellen in das Lebensmittelfach. Das Essen sitzt auf einem Drehteller und dreht sich langsam herum, damit die Mikrowellen es gleichmäßig garen. Die Mikrowellen prallen von den reflektierenden Metallwänden des Lebensmittelfachs hin und her, genau wie Licht von einem Spiegel reflektiert wird. Wenn die Mikrowellen das Essen selbst erreichen, prallen sie nicht einfach ab. So wie Radiowellen die Wände Ihres Hauses durchdringen können, dringen Mikrowellen in das Innere der Lebensmittel ein. Während sie es durchqueren, bringen sie die darin enthaltenen Moleküle schneller zum Schwingen.Vibrierende Moleküle machen es heiß, je schneller die Moleküle vibrieren, desto heißer wird das Essen. So geben die Mikrowellen ihre Energie an die Moleküle in den Lebensmitteln ab und erhitzen diese schnell.

In einfachen Worten. Mikrowellen kochen Lebensmittel, indem sie kinetische Energie zwischen den Molekülen der Lebensmittel erzeugen.