La radiazione a microonde forni a microonde e alcune applicazioni radar è prodotto da un dispositivo chiamato magnetron. I moderni forni a microonde funzionano alla frequenza 2.450 MHz. |
Per regolamento federale, i forni a microonde sono limitati a 5 milliwatt (mW) di radiazione a microonde per centimetro quadrato a circa 2 pollici dalla superficie del forno. Questo limite è molto al di sotto del livello noto per danneggiare le persone., La radiazione a microonde dovrebbe scendere secondo la legge del quadrato inverso, quindi a 20 pollici sarebbe scesa di circa un fattore di 100.
Considerando la frequenza di 2.450 MHz, la lunghezza d’onda della radiazione del forno a microonde è di circa 12 cm e l’energia quantistica di un fotone a microonde è di circa 1 x 10-5 eV. L’interazione di radiazione a tali energie per molecole libere può contribuire alla rotazione molecolare e alla vibrazione, ma tali interazioni risonanti non sono un fattore importante nel riscaldamento di liquidi e solidi in un forno a microonde., L’energia termica media a 20°C è di circa 1/40 eV, quindi qualsiasi rotazione molecolare ordinata o vibrazione creata dall’interazione a microonde viene rapidamente randomizzata da collisioni con molecole di energia cinetica 2500 volte maggiore dell’energia fotonica a microonde fornita. Il principale meccanismo per il riscaldamento dell’acqua in un forno a microonde è descritto come riscaldamento dielettrico. Le microonde esercitano coppie esercitate sui momenti di dipolo molecolare delle molecole d’acqua e di altre molecole e che dovrebbero causare un certo riscaldamento., Tuttavia, la modellazione dettagliata del riscaldamento dell’acqua descritta in Chaplin suggerisce che l’effetto principale delle microonde deriva dal lavoro svolto sugli idrogeni piuttosto che investito nel riorientamento dei dipoli molecolari delle molecole d’acqua.
Di solito, il principale effetto di riscaldamento delle microonde in un forno è il riscaldamento dell’acqua inclusa nel materiale. Se si sta riscaldando acqua pura, il riscaldamento può essere modellato in modo più preciso., Per l’acqua pura, la penetrazione delle microonde nell’acqua può essere modellata ed è caratterizzata dalla profondità di penetrazione che diminuisce la potenza delle microonde di un fattore 1/e, che rappresenta l’assorbimento del 63% della potenza delle microonde. Per l’acqua a 25°C, questa profondità di penetrazione è di circa 1,4 cm secondo Chaplin.