微波加熱的原理

微波加熱的原理

 微波加熱具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)所用的加熱方式都是先加熱物體表面，然后熱量由表面?zhèn)鞯絻?nèi)部；而用微波加熱，可對(duì)物體內(nèi)外部進(jìn)行“整體”加熱。微波加熱的原理是什么呢？下面我們從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)來認(rèn)識(shí)。

自然界中的物質(zhì)是由大量一端帶正電，另一端帶負(fù)電的 分子（或偶極子）組成，我們稱為介質(zhì)。在自然狀態(tài)下，介 質(zhì)內(nèi)的偶極子作雜亂無章的運(yùn)動(dòng)和排列。

當(dāng)介質(zhì)處于電場(chǎng)之中,其內(nèi)部的偶極子 就重新進(jìn)行排列，即帶正電的一端趨向負(fù)極，帶負(fù)電的一端 趨向正極，這樣一來，就使雜亂運(yùn)動(dòng)著的和毫無規(guī)則排列的 偶極子，變成了有一定取向的、有規(guī)則排列的極化分子，同 時(shí)，外加電場(chǎng)給7偶極子“位能”。介質(zhì)的極化現(xiàn)象越明顯， 材料中儲(chǔ)存的能量也就越多

如果將電源和正負(fù)極調(diào)換一下，則平板間電場(chǎng)的方向相 應(yīng)地反向，介質(zhì)中偶極子的取向也隨之旋轉(zhuǎn)180度。如果把直流電源換成5092的交流電，則加到兩金屬平 板上的電場(chǎng)就會(huì)每秒50次地交替變化著方向，介質(zhì)中偶極子 的極化取向也同樣每秒50次地進(jìn)行著轉(zhuǎn)變。在轉(zhuǎn)變過程中， 由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，相鄰分子間的相互作用和極性分子的 “變極”效應(yīng)，產(chǎn)生了類似摩擦的作用，使極性的分子獲得能 量，并以熱量形式表現(xiàn)出來，介質(zhì)的溫度也隨之升高。當(dāng)然, 處于5092的交流電路中時(shí)，介質(zhì)吸收的功率極小。低頻電磁場(chǎng)的加熱能力也較小3

隨著電磁場(chǎng)變化頻率的增加，電磁場(chǎng)中介質(zhì)的極化取向 和電磁場(chǎng)變化之間在時(shí)間上存在的差異就會(huì)越大，微波波段 電磁場(chǎng)頻率高達(dá)108數(shù)量級(jí)，所以極化過程中類似于“摩擦” 的效果，表現(xiàn)得極為激烈，因而產(chǎn)生的熱量也很可觀。

另外，傳統(tǒng)加熱主要利用的是傳導(dǎo)和對(duì)流方式，此時(shí)，傳 統(tǒng)傳導(dǎo)加熱中所用的容器常常是熱的不良導(dǎo)體，假如容器內(nèi) 是溶液，容器把熱傳向溶液需要時(shí)間；由于液體表面出現(xiàn)蒸 發(fā).對(duì)流建立了熱梯度來傳導(dǎo)熱能，這種方式下只有在熱源 附近的少部分液體的溫度可達(dá)到容器外部的加熱溫度。所以， 使用傳統(tǒng)加熱方式，只有少量的液體在溶液的沸點(diǎn)溫度之上 或是在體系溫度之上。相反，微波同時(shí)加熱所有的介質(zhì)和物 料而不十分加熱容器，所以，應(yīng)用微波加熱時(shí)，溶液很快達(dá) 到沸點(diǎn)^固體可很快升溫，由于“熱點(diǎn)”效應(yīng)，在加熱介質(zhì) 中出現(xiàn)多個(gè)“熱源”，由此產(chǎn)生的快速加熱效果是傳導(dǎo)和對(duì)流 方式所達(dá)不到的。由于加熱速度太快和電磁場(chǎng)的空間分布，用 微波可能會(huì)出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。