小学生科普知识(生活小常识):微波炉厨房里的加热器具【微波炉加热原理】

微波炉加热原理是什么?很多同学都不知道其中的原理,今天就由童乐福儿童网科学小编为同学讲解一下这个小学生科普知识。​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
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适合年龄:6岁以上

难易程度:高级

在搞清楚微波炉加热原理之前,我们先来搞清楚一点微波的原理。

你知道吗?普通的家用器具也能变成科学仪器,用来做实验呢!

请拿出一口带有金属锅盖的锅,然后打开你的手机,把它丢到锅里煮…我开玩笑的!把你的手机放在锅里,盖上金属锅盖,然后用另一部手机或者固定电话拨打你的号码。锅里的手机响了?不太可能吧!现在,把锅盖稍稍移开露出一条小缝,手机响了!

光速以及微波的波速:

你家里的普通器具也可以用来测量微波的速度以及光速。在驻波体系中,波的长度L是和其频率f以及所要计算的速度c联系在一起的,公式为:c=Lxf,我们可以在技术说明书里找到频率大小,通常为2.45 GHz(1 GHz-10亿赫兹)。你可以通过以上的实验计算出波长,即为波的两个结点间距的两倍,因为在一个周期中有两个节点。通过计算,得出波长为12 cm,即0.12m。运用上面提到的公式,得出c=294 000 km/s,与物理学家计算出的数字(299 792.458 km/s)仅有约2%的误差,对于一个加热饭菜的器具来说已经很不错了......

这个实验的秘诀就在于你的锅子是用金属做的(最常见的材料是钢),而金属会阻隔那些手机天线能接收到的电磁波。为了进一步使你确信金属是导致这种现象产生的原因,你可以改用塑料锅盖或是任何一种非金属的锅盖来做这个实验,你会发现,盖上锅盖,手机铃声照样响起,女士们,你们或许注意到了,手机放在提包里的时候铃照样会响。确实,你们的手提包是一个华美优雅的“盒子”,但是从物理学上而言它只是一个封闭的软性容器.

现在,走到微波炉前,取出里面的转盘,放上另一个不会转动的托盘(注意要用不引起崩裂的材料,比如塑料锅盖),在一个盘子上用蜂蜜划出一条长约20厘米的线,待蜂蜜凝固,然后把盘子放在微波炉里的托盘上。开启微波炉,一分钟后把盘子取出。你看到了什么?蜂蜜条上的有些位置完全融化了,另一些位置上则几乎完全没有变化,这是为什么呢?因为微波炉内的波是一种驻波,存在着最大能量区域和最小能量区域,就像一条弦,振动时会产生“波腹”及“波结”这就是为什么微波炉内的托盘要转动的原因-为了避免产生只加热了局部区域而遗漏另一些区域的情况发生。

当然,如果你喜欢巧克力的话,也可以用一块巧克力来做这个实验…..

科普知识拓展:导致流泪的化学成分

当我们用微波炉加热完咖啡或是热巧克力后,我们可以直接拿着杯子而不觉得烫手。为什么用微波炉加热时,容器的温度大大低于里面盛的东西呢?

小提示:在微波炉里,真正被加热的只有水而不是其他物质。

厨房里的加热器具:微波炉的名字告诉我们,它的工作原理是将食物置于微波的辐射之下。可是这微波又是什么呢?没什么特别的:只是看不见的光罢了。微波炉使用的微波比我们在太阳下感受的红外线弱一些,比无线电波、电视信号波和手机信号波强一些。为什么要选择这种光波而不是其他的光波呢?很简单,因为它产生的能量恰好能让水分子振动,而且几乎只能让水分子振动,对其他分子没什么效果。这就是我们所说的共振:施加在一个系统中的能量正好与这个系统相适应,从而能为这个系统提供最大的能量。如果你在淋浴间里唱歌,不断改变音高,你会很快发现,唱到某一个特定音符时(这种情况下应该比较低),产生的回响最大;你的声音和淋浴间发生了共鸣(对于邻居而言则是另外一回事),回到微波炉,它产生的能量能使水分子蹦来蹦去,显然,咖啡中所含的水要比杯子多,所以大部分的能量都传到咖啡中去了,只有很少一部分传到了杯子上。由于衡量微小分子运动能量的标准是温度,你这下明白你的电器是怎么工作的了吧?所有的食物或多或少都含有水。所以它们都可以在微波下被加热。相反,金属会反射微波,就像它会反射普通的光一样,金属会阻止能量的转移,从而干扰微波炉的正常工作:危险!至此,同学们应该已经知道了微波炉的工作原理了。

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