Warum werden Lebensmittel gleichmäßiger in die Mikrowelle gebracht, wenn Sie sie in Form eines Torus anordnen?

Ich bin keineswegs ein Physiker, aber meines Wissens ist die ungleichmäßige Erwärmung eher ein Hinweis auf die Mikrowellen selbst. Sie oszillieren mit einer festgelegten Wellenlänge und Frequenz, die dann von den Lebensmitteln absorbiert wird. Diese Wellen prallen um die Mikrowelle herum und führen nicht zu einem gleichmäßigen Wärmemuster. Es gibt auch die Frage der Lebensmittelzusammensetzung und einfach der Zusammensetzung des Mikrowellenherds selbst. Flüssiges Wasser wird wahrscheinlich viel schneller erregen und sich schneller erwärmen als beispielsweise festes Eis. Ein Kuchen mit einem flüssigen Inneren kann sich also anders erwärmen als beispielsweise ein trockenes Stück Kuchen mit einer äußeren Glasur. Darüber hinaus ist eine dünne, gleichmäßig verteilte "Donut-Form", wenn Sie sie platzieren, weniger dicht und hat mehr Oberfläche, um mit den Mikrowellen zu interagieren. Ein rotierendes Tablett kann die Mikrowellen auch anders verteilen als ein stationäres.

Hier ist, was ich denke, aber ich könnte mich irren.

Die Wellenlänge der Strahlung in Mikrowellenöfen ist tatsächlich ziemlich groß, das können Sie selbst sehen: Die Frequenz (die Sie auf der Rückseite des Geräts ablesen können sollten) liegt bei etwa 2,45 GHz, was zu einer Wellenlänge von etwa 12 cm führt. Der Mikrowellenherd erzeugt im Hohlraum eine stehende Welle mit einer Wellenlänge von etwa 12 cm. Nun, diese Welle wird das Essen, das Sie hineinlegen, nicht gleichmäßig erhitzen: Das Essen, das an den Wellenbäuchen platziert wird (wo die Welle die meiste "Energie" hat und daher überträgt), wird mehr erhitzt als das Essen, das an den Knoten platziert wird (wo die elektromagnetische Feldstärke Null ist, dh die roten Punkte unten).

(Aus Wikimedia Commons)

Ich würde mir vorstellen, dass Sie es vermeiden möchten, einen Teil davon an einem Knoten zu platzieren, damit das Essen gleichmäßig gart, und die Herstellung eines Rings scheint eine schnelle Möglichkeit zu sein, da die Knoten etwa 6 cm voneinander entfernt sind ( eine halbe Wellenlänge) und das ist mehr oder weniger der Innendurchmesser der durchschnittlichen "Donut"-Form, die Sie auf Ihrem Teller formen könnten. Das Vermeiden von Knoten würde kalte Stellen vermeiden, was zu einem gleichmäßigeren Heizprofil führt.

Wo die Bäuche sind, sieht man übrigens in der eigenen Mikrowelle, Schokolade schmilzt an diesen Stellen mehr, und es gibt jede Menge Möglichkeiten für schöne Experimente damit: Mit Schokolade oder Marshmallows die Lichtgeschwindigkeit messen. Es ist eine lustige Übung, die Sie mit Ihren Kindern machen können (falls Sie welche haben) oder einfach alleine, wenn Sie eine Ausrede brauchen, um Schokolade zu kaufen. ("Es ist für die Wissenschaft !")

BEARBEITEN: Als ich den Kommentar von @BobD unten nachschlug, fand ich eine wirklich nette Seite von Greg Blonder an der Boston University, die hier im Grunde eine umfassende Analyse dazu durchgeführt hat . Ich hatte früher gedacht, dass die "Donut"-Form natürlich erscheint, weil dieselbe stehende Welle entlang gedreht wird$z-$Achse. Ein Bild von der Website zeigte mir, dass dies nicht stimmt, die stehenden Wellen sehen eher so aus (die Wellenlängen liegen jedoch immer noch bei etwa 12 cm, nur diagonal):

Wenn sie jedoch gedreht werden, scheint ein zentraler kalter Fleck zu erscheinen. Es scheint also, dass die Drehung ein wichtiger Faktor dafür ist, warum die „Donut“-Form ideal ist. Ich füge ein Bild von der Website unten hinzu.

(Die obigen Bilder stammen von der Website von Greg Blonder )