微波加熱的原理

微波加熱的原理

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

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

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

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

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

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