Яна Лисовая
октябрь 2015.
4098

Почему, чай прогревается в микроволновке не равномерно, а как бы слоями; неужели теплые и холодные прослойки чая будут повторять форму излучения?

Ответить
Ответить
Комментировать
1
Подписаться
0
4 ответа
Поделиться

Одни чуваки делали опыт с шоколадкой в микроволновке, которая плавится в определенном месте из-за образования стоячей волны. И так "вычисляли скорость света" :) Там не "форма излучения", а стоячие волны получаются wikipedia.org

Моторчик снизу как раз ставят для того, чтобы более равномерно распределить облучение.

---

Апдейт про "чепуху со стоячими волнами"

Вот ролик с шоколадкой, опыт можно сделать просто "на коленке": youtube.com

Расчет очень простой:

скорость = длина волны*частота

частота магнетрона - 2,45 ГГц

скорость света - 299792458 м/с

Расстояние между пиками, в которых шоколадка размягчается 6 см - это и есть половина длины волны.

Это не совсем про чай, там действительно больше поглощения водой, но тем не менее наглядная иллюстрация неравномерности нагрева.

4
-1
Прокомментировать

Есть еще такая хитрость, что дно чашки всегда будет плохо прогреваться, даже если есть вращающаяся тарелка или пропеллер рядом с волноводом, поскольку у стенок и дна печки всегда ноль напряженности э/м поля. Средняя напряженность достигается на длине четвертьволны, даже если нет стоячих волн, а длина волны примерно 12 см, то есть на расстоянии, скажем, 1-2 см от дна еще сильно пониженная напряженность поля.

Вообще там дело темное, поскольку я видел очень разные данные на тему глубины проникновения в воду. От нескольких сантиметров до нескольких миллиметров. В том случае, если глубина проникновения мала, будет неравномерный нагрев за счет неполного макроперемешивания горячего и холодного слоев.

2
-1
Прокомментировать

Если еще учесть, что нагрев не напрямую связан с амплитудой волны в конкретной точке - все становится намного интереснее. Хотя идея стоячих волн сама по себе (в отрыве от прогрева продуктов) вполне занимательна и правдоподобна. Ляпнуть такое "по глупости" можно было, только хотя бы примерно представляя себе природу процессов и длину волны.

Да! А ведь вначале печки делали без тарелки. Ее придумали много позже, когда выяснилось, что прогрев таки не равномерен. Не знаю, какую роль сыграла в этом идея стоячих волн - но и в случае простейшего пространственно неравномерного поглощения эффективность должна расти.

Вот только поставить чистый эксперимент для выяснения природы и наличия стоячей волны, а также корреляции (шепотом: сугубо формальной) с температурой в разных точках объема - увы, невозможно. Реакция "объемного индикатора" будет зависеть от его собственной прозрачности или поглощения, а попытки точечных измерений вызовут возмущения в камере и искажение картины.

3
-4

В многомодовом режиме не оперируют понятием "амплитуда", говорят обычно о напряженности э/м поля в точке. И стоячие волны в данном случае суть постоянное распределение напряженности в объеме. И они есть. Там в ответе чепуха написана, ничего он сам не придумал, уже довольно давно сделаны и расчеты и экспериментальные работы есть.

Между напряженностью поля и температурой есть связь, Вы не поверите :) Существует формула расчета через "поглощающую способность", которая обычно есть тангенс диэлектрических потерь + вклад проводимости. Определить распределение напряженности э/м поля в резонаторе без возмущения системы (точнее с минимальным возмущением) можно, это тоже уже сделано. В общем не всё так плохо, проблемы начинаются в более сложных случаях, когда дисперсная система или неоднородности или малый размер или сложный профиль резонатора или дополнительный отражатель (например, термопара в экранировке).

А до тарелок в печках были вентиляторы перед волноводом, они даже еще более эффективно препятствовали образованию стоячих волн. А то, что там будут стоячие волны было понятно и без расчетов, вся эта теория добротности резонаторов была построена гораздо раньше и не для микроволн.

-1
Ответить

Вы бредите

-2
Ответить

К тому же, оскорблять незнакомого человека - это так по-ээстоооонскии...

-2
Ответить
Ещё 2 комментария

Это кто ж тут кого оскорбляет ("бредите", "по-эстооонскиии") За такое в приличных сообществах банят чудаков.

+2
Ответить

Вот с себя и начните.

0
Ответить
Прокомментировать

Ха!

Я лет 15 назад, сочиняя обзоры в прайсовом журнальчике, выдал эту залепуху про стоячие волны. Оказывается, в нее до сих пор верят, да еще как! Никогда бы не подумал, что ляпнутая для смеха глупость может оказаться такой живучей.

В действительности все объясняется гораздо проще. Излучение поглощается неравномерно. Это может зависеть от свойств продукта, его радиопрозрачности, содержания влаги и т.п. При этом поверхностный слой ВСЕГДА прогревается лучше - просто потому, что бóльшая часть излучения "застревает" в нем.

3
-23

Вы преувеличиваете свою роль в этом вопросе. Есть куча работ по моделированию распределения мультимодового мв излучения в хорошем резонаторе в форме параллелипипеда (пустом!) и все эти расчеты дают набор стоячих волн. Сохранится или нет набор стоячих волн при внесении нагрузки зависит в принципе от геометрического размера нагрузки и ее поглощающей способности, в случае небольшой чашки чая скорее всего да. Там будет мощный сток, где чашка стоит, купола стоячих волн изменят форму и т.д., но набор скорее всего сохранится. Неравномерности поглощения в случае чашки чая не будет. Насчет "застревает" есть разные данные.

+1
Ответить

Да уж, не знала, что этот вопрос вызовет такой резонанс. Про "стоячие" волны не знаю, просто мне так представилось, не обязательно же стоячие, просто они пронизывают не все пространство равномерно.

0
Ответить

Вам в принципе верно представилось - в "хорошем резонаторе" (это когда размер резонатора сопоставим с длиной волны) и должны устанавливаться стоячие волны в случае полного отражения от стенок и многомодового излучения. Другое дело, что внесение большой нагрузки (чашка с чаем - вода сильно поглощает) может очень сильно исказить рисунок стоячих волн, то есть, грубо говоря, если Вы ставите чашку туда, где в пустом резонаторе было место между пучностью и нулем, то не факт, что ближе к пучности будет горячо, а у нуля холодно - рисунок стоячих волн может поменяться и вся чашка окажется в пучности, например. По этому поводу тоже было много расчетов, там может быть очень по-разному.

Но интуиция мне подсказывает, что в данном случае дело скорее в глубине проникновения и неполном перемешивании, чем в стоячих волнах.

0
Ответить
Ещё 7 комментариев

Ну тут можно представить себе бетонную комнату. Если в ней находится только излучатель звука, то будут стоячие волны на определенных частотах и они будут каким-то образом распределены в пространстве. Если в какое-то место комнаты поставить или подвесить подушку, то там звук будет поглощаться, но как все это будет происходить - будет зависеть от самого места, где эта подушка находится.

0
Ответить

Интересно было бы сделать такой брусок из вспененного термостойкого полимера или вспененной керамики, проницаемый для микроволн, под размеры размеры микроволновки, и пропитать его индикатором, который бы необратимо менял цвет при нагревании. Поместить его внутрь и посмотреть потом, что получается на разрезах. Потом посмотреть что происходит при помещении внутрь бруска материалов, которые поглощают микроволны, как меняется картина. Наверняка производители что-то подобное делали, чтобы оптимизировать распределение волн, или может теоретически рассчитывали.

0
Ответить

Если пена будет прозрачна для МВ, то нагрева не будет вообще, поскольку слой красителя слишком тонок, чтобы поглощать. Тут всё непросто. Расчеты делали и в принципе есть методы измерения напряженности с минимальными возмущениями, но всё довольно сложно и не очень точно.

0
Ответить

Ну вот тут, в моем опыте с плазмой youtube.com изначальный разогрев и последующая ионизация инициируется довольно мелкими частицами графита в минимальных количествах. Так что и краситель подобрать можно, или замешать с чем-то, чтобы он точечно разогревался и потом менял цвет.

0
Ответить

Плазма - это отдельный разговор, там вообще всё по-другому происходит, поскольку механизм трансформации энергии другой. А мы сейчас говорим про нагрев за счет диэлектрических потерь. Тут нужно, чтобы нагреваемый объект был сопоставим хотя бы с полудлиной волны, иначе не должно быть эффективного поглощения.

0
Ответить

Как-то сомнительно насчет полудлины волны, честно говоря. Вроде же микроволны крутят молекулы воды, например.Колебательные поглощения сигма-связей - это уже ИК область, п-п переходы - УФ и видимая. Как-то в целом не совсем геометрические закономерности наблюдаются.

До появления плазмы в этом опыте нужно разогреть углерод, и он разогревается за счет токов Фуко. А только потом уже плазма начинает сама проводить.

0
Ответить

Ну да, микроволны - это колебательно-вращательное движение свободных и связанных зарядов, но полудлина-то - это просто дифракция, слишком маленькие объекты волна огибает без рассеяния.

Хрень там в том, что вот, например, Ваш опыт. Расстояния между частицами углерода сами меньше длины волны, поэтому они вроде бы воспринимаются волной как единое целое, ну и вообще, например, прохождение через границу раздела, это всё очень сложно. Но суть-то не в частицах углерода, кстати, а в температуре разряженного газа, который у Вас там в колбе. Разряд-то газовый. В принципе можно было бы вообще без углерода обойтись - просто нагреть газ и всё.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью