在生活中 , 我们经常用微波炉加热食物 。例如 , 如果我们在寒冷的天气里想喝热牛奶 , 很多人会用微波炉加热现有的牛奶 , 从而使它更温暖 , 更香 。
除了牛奶 , 微波炉更多的应用可能是加热饭菜 。我们可以在各种便利商店里找到微波炉 。用微波炉加热买来的食物既方便又快捷 。
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微波炉有很强的加热功能 。它能在短短几十秒甚至几秒内将食物加热到适合我们食用的温度 , 比用锅煮还快 。那么 , 微波炉是怎么加热食物的呢?
1.什么是微波?
微波是一种电磁波 。它的传播速度和光速一样 , 当然也是直线传播 。此外 , 微波还具有穿透(如玻璃)、吸收(如水、食物)和反射(如金属)的特性 。当它穿过不同的物质时 , 会表现出不同的特征 。
从下图可以看出 , 微波的波长其实是电磁波中比较大的 。它的波长在1mm以上(不足1m) , 而我们的可见光(红、橙、黄、绿、蓝、紫)的波长在380nm到760nm之间 , 相差一千多倍 , 所以微波的波长并不“微” 。
这是因为在20世纪初 , 人们通常使用天线来产生电磁波 , 而当时产生的无线电波的波长是几米到几十米 , 所以相比之下 , 它被称为可以发射毫米级电磁波的微波 。
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微波应用广泛 。除了加热 , 在雷达、点对点通信、卫星通信中也有重要作用 。
2.为什么微波炉可以加热?
事实上 , 当一种物质接受外界能量输入 , 比如辐射 , 其内部原子和分子的能量也会上升 , 有的表现为动能的增加 , 有的表现为势能的增加 。而原子和分子动能的增加 , 表现为温度的增加 。因此 , 当物质吸收能量时 , 其温度通常会升高 。
根据爱因斯坦对光子能量的定义 , 即光子的能量与光子的频率成正比 , 即频率越高 , 光子能量越大 。对于电磁波 , 频率越高 , 波长越短 。因此 , 短波长的电磁波频率较高 , 即光子能量较高(如紫外线、X射线) , 而长波长的电磁波(如微波、无线电波)频率较低 , 光子能量较低 。
此时可能有人会问 , 既然紫外线的光子能量更高 , 为什么不用紫外线加热呢?
其中一个重要原因就是紫外线的光子能量太高 , 导致很多蛋白质分子在接受紫外线时化学键断裂 , 无法被吸收 。这种辐射也叫电离辐射 , 我们通常用它来杀菌 。
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3.微波炉的原理是什么?
微波炉之所以能快速加热食物 , 是因为食物被微波激发后 , 其内外同时加热 , 比传统的烹饪方式(由外向内加热)快得多 。因为传统的方法还是需要经历一个漫长的分子间传热的过程 。
微波炉的腔体是微波谐振腔 , 就是把微波能变成热能加热食物的空室 。为了均匀加热炉腔内的食物 , 微波炉的炉腔内安装了一种特殊的装置 。最初的微波炉在炉腔顶部装有金属风扇 , 即微波搅拌器 , 以干扰微波在炉腔内的传播 , 从而更均匀地加热食物 。
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目前大多数微波炉产品都在炉腔底部装有由微型电机驱动的玻璃转盘 。被加热的食物放在转盘上 , 随转盘一起绕电机轴旋转 , 使其与烤箱内的高频电磁场相对运动 , 达到均匀加热烤箱内食物的目的 。
微波炉能快速加热食物的另一个原因是功率 。普通家用微波炉的输出功率一般在500W-1500W左右 。功率越大 , 输出能量越高 , 加热速度越快 。
4.用微波炉加热需要注意什么?
时间不宜过长 , 尤其是一些容易受热膨胀的食物 。长时间加热一方面可能会造成食物爆炸 , 另一方面也会破坏食物中的营养成分 。
包装好的食品要打开 , 否则包装袋内的气体受热膨胀 , 会导致包装袋爆裂 , 一方面有潜在危险 , 另一方面也容易弄脏微波炉的内腔;
如果电源不足 , 炉内光线会显得暗淡 。此时如果继续使用 , 会损坏安全设备 , 应立即停止使用 。
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微波炉使用后要注意清洁 , 尤其是门的缝隙处 , 避免因炉门关闭不彻底而导致辐射泄漏 。
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