нагрев — это… Что такое СВЧ-нагрев?

Принцип работы микроволновой печи. Справка

Первые СВЧ-печки, предназначавшиеся для армейских столовых и больших ресторанов, были шкафами высотой 175 см и весом 340 кг. Более компактные домашние печки начали производиться с 1955 г.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой Sharp в 1962 г. Первоначально спрос на новое изделие был невысок. В СССР микроволновые печи выпускал завод ЗИЛ.

Принцип действия микроволновой печи строится на обработке продукта, помещенного внутрь прибора, микроволнами (СВЧ-излучение). Эти волны и нагревают пищу.

Микроволны являются одной из форм электромагнитной энергии, как и световые волны или радиоволны. Это очень короткие электромагнитные волны, которые перемещаются со скоростью света (299,79 км/с).

В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом – отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно – это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды – самого распространенного в природе вещества. Каждый кусочек овощей, мяса, рыбы, фруктов содержит миллионы дипольных молекул.

В отсутствие электрического поля молекулы расположены хаотически. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 180 градусов.

Магнетрон, который содержит каждая микроволновая печь, преобразует электрическую энергию в сверх-высокочастотное электрическое поле частотой 2450 мегагерц (МГц) или 2,45 гигагерц (ГГц), которое и взаимодействует с молекулами воды в пище.

Микроволны «бомбят» молекулы воды в пище, заставляя их вращаться с частотой в миллионы раз в секунду, создавая молекулярное трение, которое и нагревает еду.

Это трение наносит значительный ущерб молекулам пищи, разрывая или деформируя их. Проще говоря, микроволновая печь вызывает распад и изменения молекулярной структуры продуктов питания в процессе излучения.

Микроволны работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см. Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов – прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.

При выборе СВЧ печи следует ориентироваться на ее основные характеристики, среди которых – объем камеры, тип управления, наличие гриля, мощность и некоторые другие. Объем камеры определяется по количеству продуктов, вмещающихся в микроволновую печь.

Управление в микроволновых печах бывает трех типов – механическое (самый простой тип управления), кнопочное и сенсорное.

В зависимости от выполняемых функций микроволновки делят на три типа: СВЧ с микроволнами, с грилем и микроволновые печи с грилем и конвекцией.

Что касается дополнительных функций микроволновых печей, то к самым распространенным относятся функции двойного излучения (для равномерного приготовления продукта по объему) и auto-weight, означающая, что электронные датчики взвесят продукт и выберут время приготовления.

Некоторые модели СВЧ печей имеют диалоговый режим, когда на дисплее высвечиваются рекомендации во время приготовления блюда.

Также может быть микроволновая печь со встроенными рецептами приготовления блюд. Чтобы запустить процесс приготовления, нужно указать вид продукта, количество, рецепт. Готовые программы дают возможность выбрать оптимальный режим, точное время приготовления.

Некоторые модели оснащаются портом связи для доступа в интернет. Это дает возможность загружать новые рецепты блюд и получать информацию о его калорийности.

В число принадлежностей к СВЧ-печи могут входить многоуровневая решетка для тарелок, позволяющая разогреть одновременно несколько блюд, и решетка для гриля.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Особенности практического применения СВЧ нагрева в пищевой промышленности

За последние семьдесят лет в мире было продано более миллиона промышленных СВЧ нагревательных установок различного назначения для различных отраслей.

СВЧ диэлектрический нагрев был впервые внедрен в пищевую промышленность в начале 1960-х годов. Первые системы были небольших размеров, с воздушным охлаждением и снабжались электродными аппликаторами. Обладали недостатками низкой надежности и нестабильной работы.

Одним из первых в пищевой промышленности СВЧ нагрев применялся в оборудовании для выпечки печенья. Применение микроволновой энергии не ограничивается пищевой промышленностью. СВЧ нагрев успешно применяется на рынках текстиля, стекловолокна, бумаги, пластиковой сварки, предварительного нагрева и деревообработки. Много раз предпринимались попытки выхода на рынок пищевой промышленности России.

Информация об СВЧ нагреве в открытых источниках

Промышленный СВЧ нагрев на высокой мощности обладает множеством специализированных особенностей и в значительной степени опирается на знания, полученные в ходе экспериментов с конкретными материалами.

Полезной информации такого рода печатается немного, в основном публикации ограничиваются базовыми выкладками об СВЧ энергетике. Зачастую большая часть доступной информации в открытых источниках, научных работах и в патентах, оказывается очень урезанной. Во многих случаях это неработоспособные описания.

Принцип работы СВЧ нагрева

Радиочастотные СВЧ нагреватели и микроволновые печи могут работать по принципу прямого или объемного нагрева. Простейшая система радиочастотного аппликатора состоит из двух металлических пластин, образующих конденсатор.

Нагреваемый материал становится диэлектриком. Поэтому у СВЧ нагрева есть синоним — диэлектрический нагрев. Материал поглощает энергию от СВЧ-генератора, который подключен к двум металлическим пластинам, которые обычно называют электродами.

Для большинства нагреваемых веществ изменение температуры происходит за счет молекул воды, которые представляют из себя диполи. Технология СВЧ нагрева применима и к другим ионным веществам.

Процесс высокочастотного нагрева зависит от ионной проводимости нагреваемого материала. Принцип аналогичен работе двух стержневых магнитов. Одноименные полюса отталкиваются, разноименные притягиваются. Аналогично полярные молекулы воды имеют положительно и отрицательно заряженные ионы. Если две электродные пластины, между которыми находится нагреваемое вещество, заряжены положительно и отрицательно соответственно, молекулы материала будут стремиться выстроиться все в одном направлении электрического поля. Если затем заряд на пластинах меняется на противоположный, молекулы вещества будут стремиться переворачиваться и выстраиваться в противоположном направлении.

Нагрев молекул в обрабатываемых материалах

Обращение заряда заставляет молекулы сталкиваться друг с другом. Это вызывает фрикционный нагрев вещества. Скорость нагрева будет увеличиваться с увеличением частоты электромагнитного поля на пластинах конденсатора. Скорость, с которой кинетическая энергия, создаваемая в диэлектрическом материале, выше, чем скорость, с которой тепло передается в окружающую среду посредством теплопроводности, определяет скорость роста температуры нагреваемого материала.

Очень эффективен нагрев высоких частотах в мегагерцевом диапазоне. Высокочастотные полосы частот СВЧ, используемые в диэлектрическом нагреве, определены на 13,56 МГц, 27,12 МГц и 40,68 МГц. Эти СВЧ частоты используются специально в промышленных, научных и медицинских целях, чтобы избежать возможных помех другим участникам радиочастотного спектра, радиовещанию, спутникам. Особенно часто большинство компаний в технических целях используют полосу 27,12 МГц.

Причины медленного внедрения СВЧ в промышленности

Многолетний анализ различных отраслей промышленности показал относительно медленное внедрение СВЧ технологии в промышленных технологических процессах. Большинство технологов различных отраслей промышленности либо никогда не слышали об СВЧ нагреве, либо, если слышали, то считают этот метод недостаточно проработанным.

СВЧ сушка в текстильной промышленности

Машиностроительные компании поставляют радиочастотное сушильное СВЧ оборудование для многих отраслей промышленности. Например, в текстильной промышленности такие сушилки используются для сушки бобин текстильной пряжи в технологическом процессе окрашивания.

Принцип СВЧ сушки был введен в текстильной промышленности компанией в конце 1970-х годов. Эти технологии появились намного позже, чем первоначальное внедрение в пищевую промышленность. СВЧ сушка текстиля получила всемирное признание и теперь считается преимущественным методом сушки материала над традиционными сушилками с горячим воздухом.

Уже более 25 лет текстильщики задают принципиальный вопрос, аналогичный тому, который задают технологи пищевой промышленности. Промышленники спрашивают «какую мощность будет потреблять СВЧ сушилка и сколько будет стоить это внедрение?». Сейчас в мире эксплуатируется более нескольких тысяч промышленных СВЧ сушилок. Заказчики, попробовав эту технологию, делают повторные заказы на СВЧ оборудование.

В пищевой промышленности внедрение СВЧ технологий нагрева сопровождается дополнительными трудностями. Покупка плохо спроектированного оборудования обычно приводит к проблемам надежности, эффективности и низкой производительности. Технологи и операторы, которые работают с СВЧ не стремятся вникать в технологический процесс. Нередко это бывает в случаях предыдущего неудачного опыта с поставщиком, который не понимал технологию СВЧ должным образом.

Преимущества м

икроволнового нагрева для пищевых продуктов

Есть несколько важных причин, работающих в пользу микроволновых технологий. Почему инженеры выбирают именно микроволны в спектре радиочастот?

Сегодня практически в каждом доме, общественной столовой и общепите есть хотя бы одна микроволновая печь. Бытовые микроволновые печи относительно недорогие и удобные в эксплуатации. У большинства технологов пищевой промышленности также есть по крайней мере одна микроволновая печь в лабораторном арсенале. Технологи пищевой промышленности при разработке технологических решений, естественно, используют микроволновую печь для разогрева и разморозки. При успехе решение приходит в пользу СВЧ диапазона.

Автоматический контроль влажности в СВЧ системах

Система СВЧ сушки, если она правильно спроектирована, может быть динамически согласована с нагрузкой. Мощность, потребляемая нагрузкой СВЧ генератора, автоматически контролируется самой системой. СВЧ сушилка уникально подходит для контроля влажности. Она способна поддерживать необходимый уровень содержания влаги в продукте, проходящем через сушилку. Если в продукте много влаги, то автоматически потребляется больше энергии.

Этот эффект контроля уровня влажности является уникальной особенностью, характерной для СВЧ систем сушки. В противоположность этому работа с постоянной мощностью не учитывает изменения влажности, которые происходят во всех производственных линиях из-за особенностей работы традиционных горелок.

Контроль качества продукции и экономия производственных площадей

Для многих производств есть проблема расширения производственных площадей. СВЧ технологии может решить эту проблему, имея меньшие габариты при той же мощности.

Вторая большая проблема, особенно в пищевой промышленности, — проверка качества готовой продукции. Это происходит из-за температурного напряжения во время охлаждения. Распределение влажности происходит неравномерно по всей массе материала. СВЧ оборудование для сушки после выпечки, например, может решить эту проблему. Это один из путей сокращения количества брака.

Поскольку СВЧ оборудование нагревает весь объем продукта изнутри синхронно, уровень влажности от по всему объему продукта очень равномерно. Суть регуляции в том, что электромагнитные волны сгущаются там, где содержание влаги больше.

Воздействие СВЧ энергии в этих концентрации влаги увеличивается, и они нагреваются быстрее, чем окружающие области. Процесс становится саморегулирующимся механизмом, посредством которого на микроскопическом уровне радиочастотная энергия распределяется пропорционально уровню влажности в продукте. Создаются дифференциальные уровни нагрева во время воздействия СВЧ радиочастотной энергии. В результате это создает равномерный профиль влажности в продукте.

Решение для увеличения срока годности

При контроле влажности продукта используется среднее содержание влаги в продукте. Содержание влаги не обязательно равномерно распределено по всей массе продукта. Например, когда печенье выходит из духовки и готово к упаковке с остаточной средней влажностью 1%, центр массы печенья может иметь уровни влажности до 5%. Такой упакованный продукт помещается через систему складирования и может ждать отгрузки больше месяца.

Широко известно, что высокая остаточная влажность может привести к быстрому росту микроорганизмов, что, в свою очередь, может сделать продукт бракованным. Преимущества воздействия и контроля влаги в системе сушки СВЧ может очень легко решить эту проблему, что, в свою очередь, помогает увеличить срок хранения и снизить уровень брака.

Решение СВЧ для экономии затрат

Характерным атрибутом сушки СВЧ нагревания любого пористого материала, в котором влага распределена по всей его массе, является пропорциональный характер нагрева внутри вещества. Очевидно, что большая часть энергии требуется для сушки минимального количества влаги. Кроме того, большая часть энергии также используется для повышения температуры продукта. Вредный эффект традиционного нагрева состоит в том, что поверхность может столкнуться с более высокими температурами, чем внутренняя часть продукта. Иногда это может быть вредно для вещества продукта.

Наши контакты

Раб. тел/факс: (812) 493-20-71
Электронная почта: [email protected]
Открыть контакты и реквизиты компании

Система равномерного распределения микроволн в СВЧ печах AEG

Недостатком многих микроволновых печей является неравномерное распределение СВЧ-излучения. Это приводит к тому, что некоторые участки продуктов перегреваются, в то время как другие остаются совершено холодными. Частично устранить данную проблему позволяет поворотный стол. Но в некоторых моделях микроволновок AEG эта деталь отсутствует. Быстрого нагрева и пропекания продуктов со всех сторон удается достичь благодаря системе равномерного распределения микроволн.

Преимущества технологии

Те, кто пользовался микроволновыми печами традиционной конструкции, наверняка обращали внимание на неравномерный прогрев продуктов. Магнетрон, расположенный за стенкой внутренней камеры, излучает микроволны только в одном направлении. Поэтому обязательным компонентом каждой микроволновки является поворотный стол. Вращение позволяет прогревать продукт со всех сторон. Но это решает проблему лишь частично.

Неравномерное нагревание особенно заметно, если вы пытаетесь приготовить большие порции продуктов или разморозить их. Хорошо прогретое с одной стороны блюдо, с другой может оказаться абсолютно холодным. При разморозке, например, фарша, некоторые его фрагменты могут уже начать готовиться, тогда как в других еще будут кристаллики льда.

Благодаря системе равномерного распределения микроволн, вы никогда не столкнетесь с такой проблемой при использовании микроволновых печей AEG. Быстрого и равномерного нагрева удалось достичь благодаря усовершенствованию конструкции магнетрона и изменению его расположения. Технология позволила отказаться от использования поворотного стола, благодаря чему увеличилось полезное пространство камеры. Теперь вы можете готовить большие порции блюд, используя включенные в комплектацию противни и решетки. Нагрев продуктов осуществляется быстрее, благодаря чему время готовки сокращается. Теперь в микроволновой печи модно зажарить на гриле целую курицу или крупные куски мяса. А тарелку с супом не придется ставить на разогрев повторно.

Благодаря отсутствию поворотного стола продлевается срок эксплуатации микроволновой печи, ведь механизм вращения был одним из самых уязвимых элементов прибора. Кроме того, больше не нужно опасаться, что вы случайно разобьёте хрупкую стеклянную тарелку.

Микроволновка AEG с системой равномерного распределения микроволн – выгодное приобретение для вашей кухни. Оформляйте заказ на технику в нашем каталоге.

Как правильно и безопасно установить микроволновку

​Какой тип СВЧ-печки выбрать

Микроволновые печи давно вошли в нашу повседневную жизнь и стали незаменимыми помощниками в хозяйстве. Сейчас уже сложно вообразить кухню без этого бытового прибора. Квартиры и офисы, загородные дома и дачи, кафе и рестораны – микроволновки ГОРИЗОНТ используются практически повсюду.

Современные СВЧ-печи отличаются разнообразием не только по дизайну и габаритам, но и по своей функциональности. В зависимости от особенностей устройства отличается и цена. Чаще всего принято выделять микроволновки по принципу работы.

Микроволновые печи соло – это самый простой и бюджетный вариант. В них используется только СВЧ-излучение. Эти модели отлично подойдут для разогрева блюд или разморозки полуфабрикатов. Отличаются такие устройства мощностью микроволн в диапазоне от 600 до 1500 Вт. Чем выше мощность, тем быстрее происходит разогрев, но даже показателя 700-800 Вт достаточно для быстрого и качественного приготовления. Печь мощнее – это неэкономный расход энергии. Система управления у печей-соло, как правило, механическая, но встречается иногда и электронная. Такие модели чаще всего являются наименьшими по размеру и объему. 

Микроволновые печи с грилем наиболее оптимальный вариант по соотношению цена – функциональность. В таких устройствах кроме микроволн используется кварцевый или ТЭНовый гриль, который позволяет готовить пищу с помощью нагревательного элемента.  Продукт при этом приобретает красивую поджаристую корочку.

ТЭНовый нагреватель находится вверху или сбоку, бывают также модели с двойным грилем.  Такие модели являются бюджетными вариантами, но нагревательный элемент в них занимает немало места в камере.

Кварцевый гриль располагается в верхней части печи, прямо над рабочей камерой. Он не занимает много пространства, более экономичный, быстрее нагревается, и его проще чистить. Таким грилем оснащены более дорогие модели печей.

Микроволновые печи с грилем позволяют комбинировать режимы работы, имеют больше уровней мощности (до 1500 Ви), увеличенный объем камеры, а также широкий функционал. СВЧ-печи с грилем являются более дорогим вариантом по сравнению с микроволновками-соло.

Микроволновые печи с грилем и конвекцией вполне способны заменить духовку. Конвекция – это способ приготовления пищи с помощью горячего воздуха, циркулирующего вокруг приготовляемого блюда с помощью специального вентилятора. Конвекция позволяет готовить множество блюд: печь пироги, запекать мясо, тушить овощи.

СВЧ печи с режимом конвекции имеют мощность не менее 1350 Вт. При желании выбора микроволновки со всеми функциями духовки, такая модель печи будет оптимальным выбором.

Что и как поставить

В современных реалиях размеры кухни не всегда отвечают техническим правилам бытовой техники. Но для того, чтобы микроволновая печь ГОРИЗОНТ служила как можно дольше важно правильно ее установить.

Основной параметр безопасности – устойчивая и надёжная опора. Установка прибора производится исключительно на ровную поверхность, никаких шатающихся или ненадежных подставок. Печь должна стоять на регулируемых ножках, непосредственного соприкосновения ее днища с поверхностью следует избегать.

Наиболее удачная высота размещения прибора от 0,5 до 1,5 метра. Если поднять микроволновку выше, можно обжечься, доставая посуду с нагревшейся едой, ниже – разлить, выпрямляясь. Но в любом случае высота должна быть комфортной для всех членов семьи.

Идеально, когда столешница от микроволновки находится на расстоянии не более вытянутой руки. Наиболее удобным считается размещение печки рядом с холодильником, но при этом приборы не должны соприкасаться. Дверца должна легко открываться и закрываться.

Не допускается установка СВЧ-печи вплотную к стене, нагревательным приборам, бытовой технике и кухонным шкафчикам. Необходимо соблюдать промежуток не меньше 10 см по бокам и 15 см сзади. Беспрепятственная циркуляция теплого воздуха обеспечивает эффективную работу устройства.  

Зачастую на кухне располагается телевизор. Работа микроволновки никак не влияет на функционирование телевизора, однако размещать устройства рядом все же не стоит. При длительной работе печи нагрев панели может расплавить пластиковую подножку телевизора, а выделение горячего воздуха окажет влияние на экран. В таком случае лучше воспользоваться кронштейном или навесной полкой.

Куда поставить СВЧ-печь

Не смотря на свои достаточно компактные габариты установка микроволновой печи часто вызывает затруднения, особенно если дело касается небольшой площади. Существует множество вариантов размещения микроволновки, которые зависят не только от размеров устройства, но и от дизайна кухонного гарнитура, частоты использования, расположения других бытовых приборов.  Ниже мы рассмотрим все доступные варианты, а также самые распространённые ошибки.

На рабочей поверхности

Разместить микроволновую печь на столешнице – самый логичный и удобный вариант, который не вызывает сложностей монтажа. Устройство необходимо просто установить рядом с розеткой, соблюдая безопасное расстояние в 50 см от плиты и мойки. Это надежная опора и комфортная высота для всех членов семьи, не надо далеко нести горячую посуду с разогретой едой, а сразу можно поставить на стол. Особенно удачным будет такое расположение в дальнем углу.   

• Плюсы: оптимальная высота, устойчивость, близость рабочей поверхности.
• Минусы: занимает большой объем рабочей площади.

На подоконнике

Если пространство кухни ограничено, то микроволновую печь можно разместить на подоконнике. Однако необходимо учесть несколько важных моментов. Подоконник должен быть достаточно широким, а створка окна со стороны микроволновки – глухой. Рядом должна располагаться отдельная розетка. Также придется освободить подоконник от комнатных растений. Следует учесть также резкие температурные перепады, которые могут отразиться как на работе печи, так и на оконном стекле. Идеально, если окно выходит на лоджию или застекленный балкон.

• Плюсы: экономит пространство, комфортная высота, близость к рабочей поверхности.
• Минусы: температурные перепады, перерасход энергии в холодное время.

Под столешницей

Если на верхнем ярусе кухонного гарнитура нет места, то установить СВЧ-печь можно под столешницей. Это позволит сэкономить пространство на кухне и избавит от нагромождений на рабочей поверхности. Но для подобного варианта нужно заранее предусмотреть шкаф или специальную полку, с необходимым пространством для вентиляции (не менее 10 см по бокам, 15 см- сзади).

• Плюсы: экономия пространства.
• Минусы: неудобное расположение, небезопасно для детей, более сложный уход.

Встраивание в кухонный гарнитур

Следует отметить, что есть специальные модели для встраивания. Они обладают корпусом с повышенной теплоизоляцией, вентилятором охлаждения и немного дороже обычных печей. Разместить такую модель можно в любом удобном месте. Основным требованием является создание доступа воздуха для отвода тепла и наличие отдельной розетки.

Полка для микроволновки комплектуется крепежными элементами. Затем шнур подключается к розетке, прибор аккуратно задвигается внутрь ниши, закрывается декоративной рамкой и выравнивается в одну линию с фасадами. Чтобы эффективность печи не пострадала, ее устанавливают с небольшим зазором от задней стенки мебели. Это пространство нужно для притока и оттока воздуха.

Печь будет находится на удобной высоте, вблизи столешницы и при этом освободит рабочую поверхность. Этот способ отлично подойдет тем, кто решил обновить кухню или занят ремонтом.

• Плюсы: удобное расположение, привлекательный внешний вид, простота ухода.
• Минусы: сложность монтажа, стоимость.

В навесном шкафу

Подобный монтаж СВЧ-печи украсит вашу кухню и не доставит хлопот, если учесть размеры шкафа для нее еще на стадии проектирования кухни. Для удобства пользования лучше выбирать один из нижних отсеков верхнего яруса. Высота размещения микроволновой печи не должна превышать полутора метра от пола, иначе открывать дверцу будет неудобно. Да и доставать посуду с горячей едой достаточно опасно. Также не рекомендуется устанавливать печь над плитой или рядом с газовым счетчиком.

• Плюсы: экономия пространства, простота установки.
• Минусы: опасное расположение, которое не подойдет всем членам семьи.

На холодильнике 

Производители не рекомендуют устанавливать микроволновые печи на холодильник по многим причинам.

Главное препятствие для установки СВЧ-печи на холодильнике – это тепло, которое образуется в процессе приготовления пищи. Большинство микроволновок оснащено внутренним вентилятором, который заставляет нагретый воздух циркулировать по рабочей камере и ускоряя процесс готовки. Частично воздух выходит из камеры через вентиляционные отверстия, что позволяет избежать перегрева устройства. И именно этот горячий воздух является основной проблемой.

Помимо горячего воздуха от готовящейся еды, у микроволновки есть еще один источник тепла. Для работы ей требуется трансформатор и выпрямитель, которые при функционировании также нагреваются. Их перегрев – это заведомая поломка бытовой техники.

Поэтому лучше всего использовать микроволновку-соло или пользоваться программами только для разогрева блюд, поскольку режим гриль и конвекция сильно нагревают внешние элементы устройства. Из-за высокой температуры будет сильно прогреваться корпус холодильника, что привет к нарушению работы или совсем выведет его из строя.

Также следует учесть, что СВЧ-печь на холодильнике – это дополнительная нагрузка для компрессора. При таком расположении электроэнергии холодильник будет потреблять больше, так как объем тепла на его конденсаторе и внутри камеры возрастет.

Если есть возможность поставить микроволновку в другом месте — стоит ей воспользоваться. Но если вариантов больше нет, то при соблюдении ряда условий такая установка может использоваться.

Холодильник/морозильник должен быть высотой не более 120 см. Это необходимо не только для комфортного использования прибором, но и для элементарной безопасности.  Вокруг печи должно быть свободное пространство в 15-20 см, а вентиляционные отверстия всегда открыты. Чтобы из-за вибраций холодильника микроволновка не упала необходимо предусмотреть ограничивающие подставки и специальный коврик, который будет выполнять функцию теплоизоляции. 

• Плюсы: подходит для маленьких кухонь с невысоким холодильником. 
• Минусы: небезопасное расположение, увеличенное потребление энергии, возможность перегрева устройства.

На посудомоечной машине

Если речь идет о расположении микроволновки на бытовой технике, то посудомоечная машина здесь лучший вариант. Минимальная вибрация, отсутствие нагрева и достаточная глубина позволяют разместить без проблем установить печь, предусмотрев лишь термоизолирующий слой. Если СВЧ стоит на посудомойке, то использовать удлинитель не рекомендуется – нужна отдельная розетка. Нежелательно также включать два прибора одновременно.

• Плюсы: экономит пространство на кухне, удобное расположение, устойчивость.
• Минусы: необходимость термоизоляции.  

На стиральной машине

Зачастую микроволновые печи в целях экономии пространства размещают на стиральной машине. Это не самый худший вариант, особенно, если стиральной машиной пользуются нечасто, и она больше выполняет роль стола. Но и здесь необходимо соблюдать ряд условий.

Вес микроволновой печи не должен превышать 15 кг, а глубина соответствовать размеру корпуса стиральной машины. Если глубина печи будет больше, то ножки ее будут свисать, и вентиляция может быть нарушена. Чтобы избежать смещения или падения микроволновки от вибрации нужно использовать резиновый коврик, но учесть, чтобы было достаточно места для вентиляции.

Подключение приборов должно осуществляться в отдельные розетки – без удлинителя. Необходимо также помнить, что электромагнитные волны, излучаемые микроволновкой, могут оказать воздействие на электронный блок стиральных машин. И хотя многие из подобных приборов имеют специальные внутренние отражатели, встроенные в корпус, лучше было бы избегать подобного соседства.

• Плюсы: эффективное использование рабочей поверхности, комфортная высота.
• Минусы: небезопасное расположение, неустойчивость во время работы, негативное воздействие на технику. 

На острове

Удобный вариант размещения техники, позволяющий разгрузить столешницу и шкафчики мебели от имеющихся приборов. Однако этот способ монтажа подойдет лишь владельцам больших кухонь, которые характерны для частных домов. Также нужно предусмотреть наличие розетки, которые обычно располагаются вдоль стен.

• Плюсы: не занимает столешницу и шкафчики, удобное размещение, устойчивость.
• Минусы: подходит для определенных кухонь, нужно устанавливать розетку.

На столе, барной стойке

Если кухонный гарнитур состоит всего из нескольких шкафчиков, а столешница занята, то установить СВЧ-печь можно на обеденном столе. Существенный минус — это потеря места за столом, но с другой стороны удобно сразу поставить горячую посуду. А вот с барной стойкой можно поэкспериментировать, когда ее габариты позволяют. Если установить прибор так, чтобы скрыть заднюю панель, такое расположение может стать весьма функциональным. Для небольшой семьи или одного человека – это оптимальный вариант.

• Плюсы: удобное расположение, устойчивость, безопасность.
• Минусы: занята большая площадь, выглядит неэстетично.

Над кухонной плитой или вытяжкой

Подобный способ установки также имеет право на существование, однако, это не самый лучший вариант. Преимуществом является экономия пространства. К недостаткам относятся: нагрев СВЧ-печи, а горячий воздух от плиты плохо сказывается и на внешнем виде, и на эксплуатационных характеристиках микроволновки. Высокое расположение доставит неудобство людям с небольшим ростом.

• Плюсы: экономит пространство рабочей поверхности.  
• Минусы: неудобное и небезопасное размещение, нагрев печи.

Над встроенным духовым шкафом

Для удобного использования печки лучше установить ее в средней линии мебели. Расположение микроволновки рядом или над встроенным духовым шкафом очень функционально. Если подобрать приборы одной фирмы и одинаковой цветовой гаммы, то приборы будут эффектно дополнять друг друга.

• Плюсы: экономия пространства, удобство расположения, эффектный внешний вид.
• Минусы: дорогостоящий вариант.

На кронштейне

Если кухня небольшая, а столешница занята, то можно использовать специальные кронштейны. Этот вариант очень популярен по многим причинам. Микроволновку можно разместить практически в любом месте и при этом пространство будет использоваться максимально рационально. Микроволновку можно установить обособленно, она не будет соприкасаться с варочной поверхностью, холодильником и другими электроприборами.

Современные кронштейны крайне надежные и способны выдержать вес любого устройства. При этом все сделано так, чтобы не препятствовать эксплуатации микроволновки. Как правило, это два держателя г-образной формы, изготовленные из стали. В комплекте к ним также должны прилагаться резиновые накладки с клеящейся основой, а также заглушки.

Обычно кронштейны представлены в различных цветовых решениях: черный, белый, серебристый. Это позволяет без труда подобрать подходящий оттенок и вписать в интерьер любой кухни.

• Плюсы: безопасность, экономия места на кухне, удобная эксплуатация.
• Минусы: затраты на кронштейн, монтаж.

На отдельной полке, стеллаже

Если пространство кухни позволяет, то можно установить СВЧ-печь на отдельностоящей полке. Наличие нескольких уровней позволит разместить там и другую бытовую технику — электрический чайник, блендер, миксер, кухонные весы и многие другие предметы необходимые на любой кухне. Но следует помнить, что открытые полки выглядят аккуратно только если на них царит идеальный порядок.

• Плюсы: возможность структурировать место на кухне, удобное расположение. 
• Минусы: не подойдет для маленьких помещений.

Таким образом, мы рассмотрели наиболее популярные варианты размещения микроволновой печи. Некоторые из них простые и дешевые, другие — требуют дополнительных вложений. Но все зависит от размеров кухни, дизайна, модели миккроволновки, а также личных предпочтейний.  

Ошибки при установке микроволновой печи

Очень часто в целях экономии пространства на кухне микроволновую печь устанавливают в самых неподходящих местах. Это может привести как поломке устройства, так и к различным опасным ситуациям – перепадам электроэнергии, возгоранию и тд. Чтобы избежать подобного необходимо соблюдать ряд правил.

• Прежде всего нужно помнить одно основное правило: не допускать загромождения вентиляционных отверстий.
• Не допускается использование микроволновки рядом при использовании отопительных радиаторов и других нагревательных элементов, а также с газовыми счетчиками и газовыми плитами. Если это невозможно, обеспечьте между ними хорошую теплоизоляцию.
• В случае расположения СВЧ вблизи установленного газового котла важно, чтобы колонка была закрытого типа: опасно допустить соединение пара и открытой горелки.
• Нельзя устанавливать микроволновые печи рядом с раковинами, чтобы не допустить опадания в них воды.
• Установка микроволновки над мультиваркой также опасна, так как поток пара может повредить печь. Эта причина является ограничением и для соседства с пароваркой.
• Размещение на высоких холодильниках не приветствуется, из-за неудобства пользования.

Что нельзя ставить на СВЧ-печь

В целях экономии места многие предпочитают использовать микроволновку как дополнительную полку и ставят на нее кофеварку или чайник. Некоторые применяют ее для хлебницы, цветов и других предметов. Это в корне неправильно, так как могут быть нежелательные последствия. 

Во-первых, между нижней крышкой устройства и поверхностью коврика должно быть пространство для вентиляции. Если на печь поставить что-нибудь тяжелое, ее ножки будут утопать в коврике, вентиляции нарушится.

Во-вторых, во многих моделях печки на верхней панели расположена вентиляционная полоса, при попадании туда воды, крошек и других твердых мелких частиц, техника может сгореть.

В-третьих, корпус печи не рассчитан на дополнительные тяжести сверху. И таким образом можно не только нарушить вентиляцию, но и повредить крышку микроволновки.

Недопустимо закрывать вентиляционные отверстия полотенцами, посудой и размещать цветы.  Если хочется поставить цветы или какой-то декор интерьера нужно соблюдать безопасное расстояние, поскольку даже из-за такой мелочи техника может выйти из стоя.

Чем более ответственно отнестись к установке микроволновой печи на кухне, тем меньше будет проблем с неполадками в работе кухонной техники. И служить микроволновая печь будет долго и бесперебойно.

Приятных Вам покупок!

Основы моделирования СВЧ-нагрева | Блог COMSOL

Для наших вебинаров мы разработали специальный тестовый пример, наглядно и просто объясняющий эффект нагрева под действием СВЧ-излучения. В данной заметке он снова послужит нам для краткого введения и пояснения принципов моделирования микроволного нагрева.

Краткое описание процесса нагрева СВЧ-излучением

СВЧ-нагрев происходит при преобразовании энергии электромагнитного поля в тепловую энергию. Существует два принципиально различных механизма этого процесса: индукционный и диэлектрический. Индукционный механизм имеет место в материалах с высокой электропроводностью, таких как, к примеру, медь или другие металлы. Под воздействием переменного электромагнитного поля, в таких материалах, индуцируются вихревые токи и нагрев происходит за счет резистивных потерь. С другой стороны, диэлектрический механизм нагрева реализуется — как вы уже догадались — в непроводящих материалах. В переменном электромагнитном поле полярные молекулы диэлектрика стремятся переориентироваться вдоль вектора напряженности электрического поля в волне, причем делают это многократно с частотой внешнего воздействия. В условиях плотного окружения они вынуждены преодолевать сопротивление соседей, что приводит к трению, которое и вызывает нагрев.

Пример, который мы сегодня рассмотрим, включает в себя как индукционный, так и диэлектрический механизмы нагрева.

Изогнутый волновод, нагреваемый микроволновым излучением

Чтобы изменить направление микроволнового излучения, проходящего через волновод, к нему добавляют изогнутую секцию. Если изогнутую секцию разместить между двумя прямыми, прямоугольными волноводами, то общая конструкция будет выглядеть следующим образом:

Схематичное изображение алюминиевого волновода с изгибом. Верхняя часть волновода намеренно не показана, чтобы продемонстрировать его внутреннее строение и, в частности, блок из диэлектрического материала, размещенный в волноводном тракте.

Как видите, наш конкретный пример волновода включает в себя не только поворотную секцию, но и диэлектрический блок с потерями (изолятор). Такая ситуация может показаться несколько надуманной; в действительности, на выходе из волновода у вас может находиться тюнер или резонатор или что-нибудь другое. Блок диэлектрика в нашем примере, это всего лишь простейший способ демонстрации принципа моделирования микроволнового (или СВЧ) нагрева.

Основы настройки модели и обсуждение результатов

Электромагнитные волны заводятся в тракт волновода через один из торцов (в нашем случае — это наиболее удаленный от диэлектрического блока вход) от источника излучения мощностью 100 ватт. Частота излучения составляет 10 ГГц, э/м волны распространяются вдоль прямоугольного волновода, разворачиваются в поворотной секции, и вступают во взаимодействие с изолятором, прежде чем покинуть волновод через другой торец.

Примечание: Расчеты в нашей модели выполняются в предположении идеально согласованного волновода.

Мы хотим выяснить, как стенки волновода и блок диэлектрика разогреваются с течением времени.

Эту задачу можно решить в два этапа, используя среду COMSOL Multiphysics и модуль Радиочастоты. Разделим задачу на две части:

1. Электромагнитная задача
2. Тепловая задача

Обратимся сразу к результатам такого моделирования.

Посмотрим на то, как происходит нагрев волновода после включения источника питания.

Далее, исследуем электромагнитные поля и температуру в установившемся режиме после достижения конструкцией состояния теплового равновесия. Выбрав пункт меню “Вид” (“View”) в Построителе Моделей (Model Builder), мы можем скрыть некоторые геометрические детали объектов. “Убрав” два верхних слоя волновода, мы получим более четкую картину того, что происходит внутри:

Внутреннее строение волновода: показаны распределение температуры диэлектрического блока, а также электрическое (красные стрелки) и магнитное (зеленые стрелки) поля и плотность потока энергии (синие стрелки).

Ниже приведено увеличенное изображение электромагнитных полей и диэлектрического блока:

Кроме этого, можно также исследовать распределение электромагнитных полей до и после нагревания.

Перед нагреванием:

Материальные свойства диэлектрика являются функциями температуры, поэтому при нагреве его взаимодействие с электромагнитным полем изменится. На рисунке ниже, показаны потери тангенциальной составляющей электромагнитного поля в материале блока для установившегося режима. Неоднородность тангенса угла потерь является следствием неравномерного распределения температуры.

Узнайте, как построить эту модель

Вы можете выполнить моделирование СВЧ-нагрева с помощью среды COMSOL Multiphysics и Модуля Радиочастоты. Рассмотренную модель можно загрузить либо через программное обеспечение (из Библиотеки RF Model Library, раздел “Microwave Heating”) или из Галереи моделей и приложений.

Примечение: Модель загружается с предустановленной конфигурацией параметров и настроек (геометрия волновода, конечно-элементная сетка, выборки материалов и др.). Дополнительно к модели идет пошаговая инструкция по сборке, но если вы загрузите готовую модель, то достаточно будет просто запусить ее на расчет.

Архивный вебинар по СВЧ-моделированию

В Мичуринском ГАУ обсуждают цифровизацию АПК и СВЧ-нагрев

73-я Международная научно-практическая конференция студентов и аспирантов Мичуринского ГАУ посвящена современной аграрной науке, ее актуальным вопросам, достижениям и инновациям.
Открывая конференцию, ректор университета Вадим Бабушкин подчеркнул, что конференция является одним из важных событий Года науки и технологий в области и дает молодым исследователям представить результаты научного труда и обсудить их.

Главный научный сотрудник университета, академик РАН Анатолий Завражнов призвал студентов заниматься наукой и напомнил, что открытия часто начинаются с небольших исследований.
О нацеленности вуза на воплощение результатов исследований в практику говорит то, что, как отметил заместитель главы администрации города Дмитрий Неуймин, вуз занимает ключевое место в структуре научно-производственного комплекса наукограда. Большая часть научно-инновационных проектов города и области реализуются при непосредственном участии Мичуринского ГАУ.

Заместитель начальника управления сельского хозяйства региона Александр Аксенов рассказал о достижениях АПК области. В частности, он отметил, что решен вопрос продовольственной безопасности для Тамбовщины по основным видам продукции, обратил внимание участников конференции на потребность аграриев в новых перспективных сортах и технологиях, разработку которых естественно ожидать от молодых ученых аграрного вуза

Важную особенность университетской конференции: теоретическую значимость и прикладной характер исследований студентов, аспирантов и ученых вуза – высоко оценил директор Ассоциации «Технологическая платформа «Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания» Алексей Журавлев.

На пленарном заседании прозвучали доклады студентов, аспирантов о цифровизации АПК, хранении свеклы, перспективах применения СВЧ-нагрева при переработке плодов рябины обыкновенной, развитии современного туризма. Запланированы заседания более 30 секций, включая отдельные для школьников и иностранных студентов. В этом году работает секция по ветеринарии.

Читайте также: В Тамбовской области увеличат посевы сахарной свёклы для стабилизации цен на сахар

Определение и применение микроволнового нагрева

Электромагнетизм
Микроволновое отопление

Принцип микроволнового нагрева

Микроволновый нагрев — это мультифизическое явление, включающее электромагнитные волны и теплопередачу; любой материал, подвергающийся воздействию электромагнитного излучения, будет нагреваться. Быстро меняющиеся электрические и магнитные поля приводят к четырем источникам нагрева.Любое электрическое поле, приложенное к проводящему материалу, вызовет протекание тока. Кроме того, изменяющееся во времени электрическое поле заставляет диполярные молекулы, такие как вода, колебаться взад и вперед. Изменяющееся во времени магнитное поле, приложенное к проводящему материалу, также будет индуцировать ток. В некоторых типах магнитных материалов также могут быть гистерезисные потери.

Применение микроволнового нагрева

Отопление продуктов питания

Одним из очевидных примеров микроволнового нагрева является микроволновая печь.Когда вы помещаете еду в микроволновую печь и нажимаете кнопку «Пуск», в духовке колеблются электромагнитные волны с частотой 2,45 ГГц. Эти поля взаимодействуют с пищей, вызывая выделение тепла и повышение температуры.

Эффективность микроволнового нагрева зависит от свойств материала. Например, если вы поместите в микроволновую печь продукты с разным содержанием воды, они будут нагреваться с разной скоростью. На обеденной тарелке может оказаться немного еды, которая будет очень горячей, а остальная часть останется холодной.Кроме того, положение продуктов относительно друг друга также влияет на электромагнитное поле внутри духовки. Вот почему в большинстве микроволновых печей есть поворотные столики, которые позволяют вращать пищу и обеспечивать равномерный нагрев.

Лечение рака

Еще одно приложение, в котором используются эффекты микроволнового нагрева, — это лечение рака, в частности гипертермической онкологии. Этот тип лечения рака включает в себя локализованное нагревание опухолевой ткани без повреждения здоровой ткани вокруг нее.

Врачи, проводящие микроволновую коагуляционную терапию, вставляют тонкую микроволновую антенну прямо в опухоль и нагревают ее. При нагревании микроволнами образуется коагулированная область, убивающая раковые клетки. Этот метод лечения требует контроля пространственного распределения и мощности нагрева. Датчики температуры должны быть хорошо спроектированы и стратегически размещены, чтобы не повредить здоровые ткани.

Дата публикации: 14 января 2015 г.
Последнее изменение: 21 февраля 2017 г.

СВЧ-нагрев — обзор

2.3 Диэлектрический нагрев

При разложении с помощью микроволн исследуются диэлектрические свойства материала (смесь для разложения, образец для разложения или и то, и другое). Взаимодействие электрического поля с веществом обычно рассматривается с точки зрения диэлектрического отклика [4,48,54]. Поскольку материалы обладают разными способностями к преобразованию электромагнитной энергии в тепло, важно знать диэлектрические характеристики материала для лучшего использования преимуществ микроволнового нагрева.Способность каждого материала поглощать микроволновую энергию напрямую связана со степенью проникновения микроволн в материал. Для отражающих материалов это проникновение равно нулю (например, в металлах) и бесконечно для прозрачных материалов (таких как кварц и ПТФЭ, которые практически прозрачны). Когда происходит поглощение, преобразование электромагнитной энергии в тепло зависит от соотношения между коэффициентом диэлектрических потерь ( ε ″) и диэлектрической постоянной ( ε ′) для данного материала.Это соотношение известно как коэффициент рассеяния (или тангенс угла потерь, tan δ ), как представлено в уравнении (2.3):

(2.3) tanδ = ε ″ ε ″

Диэлектрическая проницаемость ( ε ′) представляет мера способности материала поляризоваться внешним электрическим полем (например, микроволн), накапливая в нем энергию [53]. С другой стороны, коэффициент диэлектрических потерь ( ε ″) представляет способность материала рассеивать поглощенную электромагнитную энергию, преобразовывая ее в тепло.Чем выше рассеивающая способность для образца, тем меньше проникновение микроволн в тот же образец. Таким образом, соотношение ε ″ / ε ′ предполагает способность каждого материала преобразовывать электромагнитную энергию (микроволны) в тепло при определенных температурах и частотах [53]. Некоторые значения коэффициента рассеяния представлены в таблице 2.3 на основе значений, представленных Каппе [54] и фон Хиппелем [55].

ТАБЛИЦА 2.3. Коэффициенты рассеяния для некоторых растворителей и материалов (3 ГГц и 25 ° C)

Данные из исх. [55].

Более высокие значения tan δ представляют более высокую способность поглощать микроволны.Что касается классов материалов, высокие значения tan δ наблюдаются для абсорбирующих материалов, а низкие значения tan δ наблюдаются для прозрачных материалов. Таким образом, для эффективного нагрева рекомендуется реакционная смесь, содержащая растворитель с высоким значением tan δ при стандартных рабочих условиях (как это видно для этиленгликоля в таблице 2.3) [6]. С другой стороны, при выборе материала сосуда более низкое значение tan δ подходит, чтобы избежать поглощения микроволн стенками сосуда (как это видно для плавленого кварца в таблице 2.3).

Подводя итог, важно отметить, что для микроволнового нагрева оба свойства ε ‘и ε ″ являются функцией микроволновой частоты [36]. В то время как диэлектрическая проницаемость уменьшается с 1 до 20 ГГц, коэффициент потерь увеличивается с 1 до 10–12 ГГц с последующим уменьшением на более высоких частотах. Таким образом, заметных значений коэффициента рассеяния (tan δ ) следует ожидать на более высоких частотах. Тем не менее, микроволновые печи для домашнего и лабораторного использования обычно используют работу на 2.45 ГГц, чтобы обеспечить более глубокое проникновение микроволн в материалы, обеспечивая более равномерный нагрев.

Чтобы проиллюстрировать эффект нагрева, вызванный микроволновым излучением в различных материалах, на рисунках 2.5 и 2.6 показаны, соответственно, инфракрасные тепловые изображения для кварцевых и PTFE сосудов, нагреваемых микроволнами (2,45 ГГц и 1400 Вт). На рисунках 2.5 (A) и 2.6 (A) показаны сосуды без какого-либо раствора, а на рисунках 2.5 (B) и 2.6 (B) показаны сосуды с 20 мл воды. Инфракрасные тепловые изображения снимались с внешней поверхности сосудов, всегда нагретых в одном и том же месте внутри печи.

РИСУНОК 2.5. Инфракрасные тепловые изображения (А) кварцевого сосуда, нагретого на 40 с; и (B) тот же сосуд с 20 мл воды, нагретый за 20 с. Нагревание осуществляли в микроволновой печи при 2,45 ГГц и 1400 Вт; Температурная шкала для каждого изображения подробно представлена ​​справа.

РИСУНОК 2.6. Инфракрасные тепловые изображения для (A) сосуда из ПТФЭ, нагретого на 40 с; и (B) тот же сосуд с 20 мл воды, нагретый за 20 с. Нагревание проводили в микроволновой печи при 2,45 ГГц и 1400 Вт; Температурная шкала для каждого изображения подробно представлена ​​справа.

Можно заметить, что для сосудов без какого-либо раствора (рисунки 2.5 (A) и 2.6 (A)) не наблюдается разницы в температуре по всей поверхности сосуда, которая составляла около 28 ° C после нагрева (то же самое температура, наблюдаемая до нагрева). С другой стороны, для сосудов, нагретых с 20 мл воды (Рисунки 2.5 (B) и 2.6 (B)), более высокая температура наблюдается на внешней поверхности обоих сосудов в нижней части. Температура внешней поверхности была около 52 ° C для кварцевых сосудов и 62 ° C для сосудов из ПТФЭ.Это различие можно объяснить разницей в толщине каждого сосуда (связанной с теплопередачей за счет теплопроводности от горячей жидкости внутри сосуда к его внешним стенкам), которая составляет внешнюю поверхность для кварцевого сосуда (который имеет более толстые стенки, рис. 2.5. (B)) не так горячо, как наблюдается для резервуара из ПТФЭ (который имеет более тонкие стенки, рис. 2.6 (B)). Несмотря на эту разницу температур на внешних поверхностях, температура воды внутри обоих сосудов составляла около 65 ° C.

В дополнение к аспектам, связанным с размером прибора, одной из причин обычно используемой относительно более низкой частоты является то, что материал должен эффективно нагреваться внутри микроволновой печи.Если использовать максимальную скорость нагрева путем выбора оптимальной (обычно более высокой) частоты, микроволны будут поглощаться внешним слоем материала, проникая только на короткое расстояние. На этом этапе еще одним важным параметром является глубина проникновения ( D _p ). Этот параметр представляет собой глубину в материале, при которой мощность снижается до половины своего значения по отношению к значению на поверхности. Действительное соотношение для глубины проникновения, когда ε ″ мало, представлено в уравнении (2.4):

(2,4) Dp∝λ0ε ″ ε ″

, где λ ₀ представляет длину волны микроволнового излучения. Затем, основываясь на уравнении (2.4), можно заметить, что D _p также является функцией ε ′ и ε ″, которые зависят от частоты, что делает выбор оптимальной частоты важным аспект для изучения эффектов диэлектрического нагрева.

Еще один важный аспект, который следует учитывать, заключается в том, что при нагревании образца время релаксации для каждой молекулы (время, необходимое для того, чтобы 63% молекул в образце вернулись в свое неупорядоченное состояние) будет изменяться в соответствии с коэффициентом рассеяния и как следствие, с глубиной проникновения.Таким образом, можно заметить, что все эти параметры связаны и будут влиять на нагрев, производимый в данном материале.

На рисунке 2.7 показано изменение диэлектрических свойств воды в зависимости от температуры, выраженное как tan δ . Основываясь на этом изменении, можно считать, что эффекты микроволн зависят от температуры, если tan δ уменьшается с повышением температуры.

РИСУНОК 2.7. Изменения tan δ для воды на частоте 3 ГГц в зависимости от температуры.

На основе результатов, представленных Фон Хиппелем [55].

Аналогичный профиль, показанный на рисунке 2.7, наблюдался для различных растворителей (этанол, ацетонитрил и N-метилпирролидон), тогда как противоположный наблюдался для ионной жидкости (1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфат) [47] и для некоторых керамических материалов [ 11]. Это поведение можно обобщить с точки зрения ионной проводимости и вращения диполя в жидкостях (основные процессы, способствующие микроволновому нагреву). Можно считать, что температура, а также концентрация и подвижность ионов и время релаксации молекул определяют относительный вклад каждого механизма преобразования энергии (ионная проводимость или диполярное вращение).

Для веществ, в которых диполярная поляризация (отдельные диполи, вращающиеся под действием электрического поля) является основным эффектом нагрева, нагрев будет происходить в основном из-за потерь на трение, когда молекулы пытаются перестроиться с полем. Поскольку повышение температуры обычно вызывает снижение вязкости, уменьшенное трение молекул позволяет молекулам легче реагировать на переменное электрическое поле. Это приведет к тому, что меньше энергии будет преобразовано в тепло при более высоких температурах.

Хорошо известно, что ионная проводимость (для растворов с растворенными ионами) увеличивается с повышением температуры. Следовательно, при воздействии микроволнового излучения на образец, содержащий ионы, вращение диполя является доминирующим вкладом в нагрев в начале процесса. С другой стороны, с повышением температуры ионная проводимость доминирует в процессе нагрева [51].

СВЧ-нагрев — механизм и теория

Микроволны — важные и мощные инструменты, используемые в лабораториях по всему миру, которые применяются не только для повторного нагрева остатков, но и в различных химических областях.Обладая способностью нагревать эффективно, точно и безопасно, лабораторные микроволновые печи улучшают процессы химического синтеза, разложения материалов и проверки потребительских товаров. Чтобы понять происхождение этих преимуществ, давайте подробнее рассмотрим микроволны и то, как они генерируют тепло.

Что такое микроволны?

Микроволновая печь — это низкоэнергетическая электромагнитная волна с длиной волны в диапазоне 0,001–0,3 метра и частотой в диапазоне 1000–300000 МГц (рисунок 1).Лабораторные (и бытовые) микроволновые приборы почти исключительно работают с микроволнами с частотой 2450 МГц (или длиной волны 12,2 см).

Рисунок 1. Электромагнитный спектр

Микроволновая печь, как и любая другая электромагнитная волна, распространяется со скоростью света (300 000 км / сек) и состоит из двух перпендикулярных колеблющихся полей: электрического поля и магнитного поля (рис. 2). Энергия микроволновых фотонов относительно мала (0.03 — 0,00003 ккал / моль), влияя только на кинетическое возбуждение молекул.

Рисунок 2. Компоненты микроволновой печи

Как микроволны выделяют тепло?

В случае микроволн электрическое поле в первую очередь отвечает за выработку тепла, взаимодействуя с молекулами посредством двух режимов действия: диполярного вращения и ионной проводимости (рис. 3). При дипольном вращении молекула постоянно вращается вперед и назад, пытаясь выровнять свой диполь с постоянно колеблющимся электрическим полем; трение между каждой вращающейся молекулой приводит к выделению тепла.

При ионной проводимости свободные ионы или ионные частицы поступательно перемещаются в пространстве, пытаясь выровняться с изменяющимся электрическим полем. Как и при диполярном вращении, трение между этими движущимися частицами приводит к выделению тепла, и чем выше температура реакционной смеси, тем эффективнее становится передача энергии. В обоих случаях, чем более полярные и / или ионные частицы, тем эффективнее скорость выделения тепла.

Рисунок 3. Механизмы микроволнового нагрева: диполярное вращение и ионная проводимость

Поскольку микроволны напрямую взаимодействуют с содержимым реакционной смеси, передача энергии происходит более эффективно, чем при использовании традиционных методов нагрева (рис. 4). Обычные методы нагрева основаны на теплопроводности, при которой тепло сначала передается от источника к емкости, а затем от емкости к раствору. Это медленный и неэффективный метод передачи тепла, при котором разная теплопроводность усложняет возможности регулирования температуры и удлиняет достижение теплового равновесия.

Рисунок 4. Подходы к нагреву: кондуктивный нагрев и микроволновый нагрев

Вместо того, чтобы полагаться на переменную теплопроводность, микроволны мгновенно нагревают любой растворитель, растворенное вещество или материал в растворе за счет диполярного вращения и / или ионной проводимости, что приводит к более эффективному, более точному и безопасному режиму нагрева.

Список литературы

(1) Галема, С.A. Chem. Soc. Rev. 1997 , 26, 233–238.

(2) Бретань, Х. (2002). Микроволновый синтез: химия со скоростью света. Мэтьюз: CEM Publishing, стр. 11–27.

Микроволновая печь Излучение | FDA

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) регулирует производство микроволновых печей с 1971 года.Производители микроволновых печей обязаны сертифицировать свою продукцию и соблюдать стандарты безопасности, установленные и соблюдаемые FDA для защиты здоровья населения. Основываясь на текущих знаниях о микроволновом излучении, Агентство считает, что печи, которые соответствуют стандарту FDA и используются в соответствии с инструкциями производителя, безопасны для использования.

Что такое микроволновое излучение?

Микроволны — это разновидность «электромагнитного» излучения; то есть они представляют собой волны электрической и магнитной энергии, движущиеся вместе в пространстве.Электромагнитное излучение охватывает широкий спектр от очень длинных радиоволн до очень коротких гамма-лучей. Человеческий глаз может обнаружить только небольшую часть этого спектра, называемого видимым светом. Радио обнаруживает другую часть спектра, а рентгеновский аппарат использует еще одну часть.

Видимый свет, микроволны и радиочастотное (РЧ) излучение являются формами неионизирующего излучения. Неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией, чтобы выбивать электроны из атомов. Рентгеновские лучи — это форма ионизирующего излучения.Воздействие ионизирующего излучения может изменять атомы и молекулы и вызывать повреждение клеток в органическом веществе.

Микроволны используются для обнаружения автомобилей, превышающих скорость, и для передачи телефонных и телевизионных сообщений. Промышленность использует микроволновые печи для сушки и вулканизации фанеры, для вулканизации резины и смол, для выращивания хлеба и пончиков, а также для приготовления картофельных чипсов. Но чаще всего микроволновая энергия используется в микроволновых печах. Микроволны обладают тремя характеристиками, которые позволяют использовать их в кулинарии: они отражаются металлом; они проходят через стекло, бумагу, пластик и подобные материалы; и они всасываются с пищей.

Приготовление пищи с использованием микроволн

Микроволны производятся внутри духовки с помощью электронной трубки, называемой магнетроном. Микроволны отражаются внутри металлической внутренней части духовки, где они поглощаются пищей. Микроволны заставляют молекулы воды в пище вибрировать, выделяя тепло, необходимое для приготовления пищи. Вот почему продукты с высоким содержанием воды, например свежие овощи, можно приготовить быстрее, чем другие продукты. Энергия микроволн превращается в тепловую, поскольку она поглощается пищей и не делает пищу «радиоактивной» или «загрязненной».«

Хотя тепло выделяется непосредственно в пище, микроволновые печи не готовят пищу «изнутри». При приготовлении толстых продуктов внешние слои нагреваются и готовятся в основном с помощью микроволн, а внутренние — в основном за счет теплопроводности от горячих внешних слоев.

Приготовление в микроволновой печи может быть более энергоэффективным, чем обычное приготовление, потому что продукты готовятся быстрее, а энергия нагревает только продукты, а не всю камеру духового шкафа. Приготовление в микроволновой печи снижает пищевую ценность продуктов не больше, чем обычное приготовление.Фактически, продукты, приготовленные в микроволновой печи, могут содержать больше витаминов и минералов, потому что микроволновые печи могут готовить быстрее и без добавления воды.

Стеклянные, бумажные, керамические или пластиковые контейнеры используются при приготовлении пищи в микроволновой печи, поскольку микроволны проходят через эти материалы. Хотя такие контейнеры нельзя нагревать с помощью микроволн, они могут нагреваться от тепла пищи, готовящейся внутри. Некоторые пластиковые контейнеры не следует использовать в микроволновой печи, потому что они могут расплавиться от тепла находящейся внутри пищи.Как правило, металлические сковороды или алюминиевую фольгу также не следует использовать в микроволновой печи, поскольку микроволны отражаются от этих материалов, вызывая неравномерное приготовление пищи и, возможно, повреждая духовку. В инструкциях, прилагаемых к каждой микроволновой печи, указаны типы контейнеров, которые следует использовать. В них также рассказывается, как проверять контейнеры, чтобы понять, можно ли их использовать в микроволновых печах.

Как избежать травм из-за перегретой воды в микроволновых печах

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в прошлом получало сообщения о серьезных ожогах кожи или ошпаривании рук и лиц людей в результате выброса горячей воды из чашки после ее перегрева в микроволновой печи.Перегретая вода (вода, нагретая до температуры выше точки кипения) не кажется кипящей и возникает, когда вода нагревается сама по себе в чистой чашке. Если произошел перегрев, небольшое беспокойство или движение, например, поднятие чашки или наливание полной ложки растворимого кофе, может привести к сильному извержению, и кипящая вода вырвется из чашки. Добавление таких веществ, как растворимый кофе или сахар перед нагреванием , значительно снижает этот риск.

Пользователи должны строго соблюдать меры предосторожности и рекомендации, приведенные в руководствах по эксплуатации микроволновой печи, особенно в отношении времени нагрева.Пользователи должны убедиться, что они не превышают рекомендуемое время нагрева при определении оптимальных настроек времени для нагрева воды до желаемой температуры.

Стандарт безопасности микроволновых печей

Через свой Центр устройств и радиологического здоровья (CDRH) FDA устанавливает и обеспечивает соблюдение стандартов производительности для электронных продуктов, чтобы гарантировать, что радиационные выбросы не представляют опасности для здоровья населения.

Федеральный стандарт (21 CFR 1030.10) ограничивает количество микроволн, которые могут просачиваться из печи в течение всего ее срока службы, до 5 милливатт (мВт) микроволнового излучения на квадратный сантиметр на расстоянии примерно 2 дюймов от поверхности печи. Этот предел намного ниже известного уровня вреда для людей. Энергия микроволнового излучения также резко уменьшается по мере удаления от источника излучения. Измерение, выполненное на расстоянии 20 дюймов от печи, будет примерно 1/100 от значения, измеренного на расстоянии 2 дюймов от печи.

Стандарт также требует, чтобы все духовки имели две независимые системы блокировки, которые останавливают производство микроволн в момент отпускания защелки или открытия дверцы.Кроме того, система мониторинга останавливает работу печи в случае выхода из строя одной или обеих систем блокировки.

Все печи должны иметь этикетку, подтверждающую их соответствие стандартам безопасности. Кроме того, FDA требует, чтобы на всех печах была этикетка, объясняющая меры предосторожности при использовании. Это требование может быть отменено, если производитель доказал, что печь не превысит допустимый предел утечки, даже если она используется в условиях, указанных на этикетке.

Чтобы убедиться, что стандарт соблюден, FDA тестирует микроволновые печи в собственной лаборатории.FDA также оценивает программы радиационных испытаний и контроля качества производителей на их заводах.

Микроволновые печи и здоровье

Микроволновое излучение может нагревать ткани тела так же, как и пищу. Воздействие высоких микроволн может вызвать болезненный ожог. Две части тела, глаза и яички, особенно уязвимы для радиочастотного нагрева, потому что в них относительно мало крови для отвода избыточного тепла. Кроме того, хрусталик глаза особенно чувствителен к сильному нагреву, а воздействие высоких уровней микроволн может вызвать катаракту.Но эти виды травм — ожоги и катаракта — могут быть вызваны только воздействием большого количества микроволнового излучения.

Потребители должны соблюдать разумные меры предосторожности при обращении с горячими продуктами и напитками. Дополнительные рекомендации по безопасности см. В разделе этой страницы «Советы по безопасной эксплуатации микроволновой печи».

Были ли радиационные травмы в результате воздействия микроволновых печей?

Большинство травм, связанных с использованием микроволновых печей, является результатом тепловых ожогов от горячих контейнеров, перегретых продуктов или взрывающихся жидкостей.Большинство травм не связаны с радиацией. При этом были очень редкие случаи радиационного поражения из-за необычных обстоятельств или неправильного обслуживания. Как правило, радиационные поражения микроволновой печи вызываются воздействием большого количества микроволнового излучения, просачивающегося через отверстия, такие как зазоры в уплотнениях микроволновой печи. Однако правила FDA требуют, чтобы микроволновые печи были спроектированы так, чтобы предотвращать эти утечки излучения высокого уровня.

Микроволновые печи и кардиостимуляторы

Одно время существовало опасение, что утечка излучения из микроволновых печей может повлиять на работу некоторых электронных кардиостимуляторов.Аналогичные опасения высказывались по поводу помех кардиостимуляторам от электробритв, систем автоматического зажигания и других электронных устройств. Хотя FDA специально не требует, чтобы микроволновые печи содержали предупреждения для людей с кардиостимуляторами, эта проблема в значительной степени решена, поскольку современные кардиостимуляторы предназначены для защиты от таких электрических помех. Однако пациентам с кардиостимуляторами рекомендуется проконсультироваться со своим врачом, если у них есть проблемы.

Проверка печей на утечку и другие проблемы радиационной безопасности

Нет причин для беспокойства по поводу утечки излишков микроволн из духовок, если только дверные петли, защелки или уплотнения не повреждены.FDA рекомендует внимательно смотреть на вашу духовку и не использовать духовку, если дверца не закрывается плотно или изогнута, деформирована или повреждена иным образом.

FDA также контролирует бытовую технику на предмет проблем радиационной безопасности и получило сообщения о микроволновых печах, которые, кажется, остаются включенными — и работают — пока дверь открыта. При правильной эксплуатации микроволновые печи имеют защитные приспособления, предотвращающие дальнейшее генерирование микроволн, если дверца открыта. Однако, если духовка продолжает работать с открытой дверцей, потребители не могут быть на 100 процентов уверены, что микроволновое излучение не испускается.Таким образом, если это произойдет, FDA рекомендует немедленно прекратить использование духовки.

Как сообщать о проблемах радиационной безопасности микроволновой печи

Если вы подозреваете, что ваша микроволновая печь связана с радиационной безопасностью, вы можете связаться с ее производителем. Производители, обнаружившие, что любые производимые, собранные или импортируемые ими микроволновые печи имеют дефект или не соответствуют применимым федеральным стандартам, должны немедленно уведомить FDA.Кроме того, производители / импортеры обязаны сообщать в FDA обо всех случаях аварийного излучения, если только инцидент не связан с дефектом или несоответствием, о котором было сообщено ранее (21 CFR 1002.20).

Вы также можете сообщать в FDA о любых предполагаемых радиационных проблемах или травмах, заполнив и отправив по почте форму отчета о случайных радиационных происшествиях.

Советы по безопасной эксплуатации микроволновой печи

• Следуйте инструкциям производителя по рекомендуемым процедурам работы и мерам безопасности для вашей модели духовки.
• Используйте кухонную посуду, пригодную для использования в микроволновой печи, специально изготовленную для использования в микроволновой печи.
• Не включайте микроволновую печь, если дверца не закрывается плотно, если она изогнута, деформирована или повреждена иным образом.
• Прекратите использовать микроволновую печь, если она продолжает работать с открытой дверцей.
• В качестве дополнительной меры предосторожности не стойте прямо напротив печи (и не позволяйте детям делать это) в течение длительного времени во время ее работы.
• Не нагревайте воду или жидкости в микроволновой печи дольше, чем рекомендовано в инструкциях производителя.
• Некоторые печи нельзя эксплуатировать в пустом состоянии. См. Руководство по эксплуатации вашей духовки.
• Регулярно очищайте внутреннюю часть духовки, внешний край камеры и дверцу водой с мягким моющим средством. В специальном очистителе для микроволновой печи нет необходимости. Убедитесь, что для , а не для используйте мочалки, стальную мочалку или другие абразивные материалы.

Для получения дополнительной информации для потребителей об излучении микроволновых печей, свяжитесь с персоналом Отдела промышленности и обучения потребителей (DICE) по электронной почте DICE @ cdrh.fda.gov.

Дополнительная информация от отдела информации о здоровье потребителей FDA

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это

Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили бы наши предки
микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у костра из дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих
Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в
микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или
два.Конечно, у них не было электричества, которое могло быть
что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они
домашнее удобство на новый уровень. Обычная духовка разогревает пищу
очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные,
мощные радиоволны для приготовления еды
более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя
это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка.Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе
посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи

настолько быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию
непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи.Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым
магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на
правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку
внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение
плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных
металлические пластины).
Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее.
это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом.
марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от
Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества.
и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000
км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными
(некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим),
они также могут быть крошечными: микроволны, по сути, являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов).(Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье.
по электромагнитному спектру.)

Несмотря на небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество
энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и
ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи
окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти.
В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это,
микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте
вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начнешь
   во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и
   преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной.
   руководство.
3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для пищевых продуктов,
   точно так же, как свет отражается от зеркала.
   Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто
   как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так
   микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они
   заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
5. Вибрирующие молекулы имеют тепло, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее.
   еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию
   молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электрических нагревательных элементов.
(или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном
проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине.
Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск.
и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны
одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно
готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих).
внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в продуктах питания, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным.
пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два.
(возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет приготовлен снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине.
или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки».
часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда
эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям,
мы надеемся обеспечить единообразное приготовление пищи повсюду.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например
Зло Безумный
Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Рекламные ссылки

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно.
открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время
Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи
самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи.
печь. Я раскрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я
описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии.
отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада.
карман при включении магнетрона. К его удивлению, в баре
быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало
ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления еды. После
успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить
микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на
эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи
пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов»
24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом,
длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта,
и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, расходуемая энергия становится равной.
минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно
1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно
правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский
Журнал дайджест позже
Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом,
и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами,
вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую
другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи.
духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь.
духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете ее.
электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол.
Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь, на самом деле, достаточно хорошо нагревается.
теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании
электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно
сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны всего около 40 процентов, что примерно вдвое меньше.
как с помощью электрического чайника.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает
замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволновая печь выходила из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней части стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле.
Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность, которую может просочить микроволновая печь, составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги

• То, что Эйнштейн рассказал своему повару Роберт Вулке, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»). Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

• Факты о микроволновых печах Джона Р.Free, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера. Их довольно много — и вот
трое, чтобы начать вас:

• Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсером, выдан 24 января 1950 г.Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
• Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
• Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Микроволновые печи. Получено с https://www.explainthatstuff.com/microwaveovens.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это

Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили бы наши предки
микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у костра из дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих
Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в
микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или
два.Конечно, у них не было электричества, которое могло быть
что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они
домашнее удобство на новый уровень. Обычная духовка разогревает пищу
очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные,
мощные радиоволны для приготовления еды
более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя
это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка.Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе
посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи

настолько быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию
непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи.Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым
магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на
правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку
внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение
плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных
металлические пластины).
Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее.
это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом.
марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от
Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества.
и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000
км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными
(некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим),
они также могут быть крошечными: микроволны, по сути, являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов).(Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье.
по электромагнитному спектру.)

Несмотря на небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество
энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и
ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи
окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти.
В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это,
микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте
вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начнешь
   во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и
   преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной.
   руководство.
3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для пищевых продуктов,
   точно так же, как свет отражается от зеркала.
   Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто
   как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так
   микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они
   заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
5. Вибрирующие молекулы имеют тепло, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее.
   еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию
   молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электрических нагревательных элементов.
(или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном
проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине.
Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск.
и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны
одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно
готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих).
внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в продуктах питания, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным.
пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два.
(возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет приготовлен снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине.
или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки».
часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда
эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям,
мы надеемся обеспечить единообразное приготовление пищи повсюду.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например
Зло Безумный
Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Рекламные ссылки

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно.
открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время
Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи
самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи.
печь. Я раскрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я
описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии.
отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада.
карман при включении магнетрона. К его удивлению, в баре
быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало
ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления еды. После
успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить
микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на
эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи
пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов»
24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом,
длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта,
и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, расходуемая энергия становится равной.
минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно
1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно
правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский
Журнал дайджест позже
Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом,
и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами,
вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую
другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи.
духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь.
духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете ее.
электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол.
Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь, на самом деле, достаточно хорошо нагревается.
теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании
электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно
сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны всего около 40 процентов, что примерно вдвое меньше.
как с помощью электрического чайника.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает
замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволновая печь выходила из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней части стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле.
Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность, которую может просочить микроволновая печь, составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги

• То, что Эйнштейн рассказал своему повару Роберт Вулке, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»). Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

• Факты о микроволновых печах Джона Р.Free, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера. Их довольно много — и вот
трое, чтобы начать вас:

• Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсером, выдан 24 января 1950 г.Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
• Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
• Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Микроволновые печи. Получено с https://www.explainthatstuff.com/microwaveovens.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это

Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили бы наши предки
микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у костра из дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих
Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в
микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или
два.Конечно, у них не было электричества, которое могло быть
что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они
домашнее удобство на новый уровень. Обычная духовка разогревает пищу
очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные,
мощные радиоволны для приготовления еды
более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя
это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка.Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе
посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи

настолько быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию
непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи.Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым
магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на
правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку
внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение
плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных
металлические пластины).
Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее.
это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом.
марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от
Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества.
и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000
км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными
(некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим),
они также могут быть крошечными: микроволны, по сути, являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов).(Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье.
по электромагнитному спектру.)

Несмотря на небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество
энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и
ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи
окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти.
В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это,
микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте
вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начнешь
   во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и
   преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной.
   руководство.
3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для пищевых продуктов,
   точно так же, как свет отражается от зеркала.
   Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто
   как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так
   микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они
   заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
5. Вибрирующие молекулы имеют тепло, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее.
   еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию
   молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электрических нагревательных элементов.
(или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном
проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине.
Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск.
и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны
одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно
готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих).
внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в продуктах питания, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным.
пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два.
(возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет приготовлен снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине.
или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки».
часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда
эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям,
мы надеемся обеспечить единообразное приготовление пищи повсюду.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например
Зло Безумный
Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Рекламные ссылки

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно.
открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время
Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи
самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи.
печь. Я раскрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я
описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии.
отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада.
карман при включении магнетрона. К его удивлению, в баре
быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало
ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления еды. После
успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить
микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на
эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи
пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов»
24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом,
длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта,
и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, расходуемая энергия становится равной.
минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно
1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно
правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский
Журнал дайджест позже
Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом,
и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами,
вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую
другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи.
духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь.
духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете ее.
электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол.
Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь, на самом деле, достаточно хорошо нагревается.
теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании
электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно
сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны всего около 40 процентов, что примерно вдвое меньше.
как с помощью электрического чайника.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает
замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволновая печь выходила из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней части стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле.
Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность, которую может просочить микроволновая печь, составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На сайте

Книги

• То, что Эйнштейн рассказал своему повару Роберт Вулке, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»). Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

• Факты о микроволновых печах Джона Р.Free, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера. Их довольно много — и вот
трое, чтобы начать вас:

• Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсером, выдан 24 января 1950 г.Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
• Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
• Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.