Die Mikrowellenstrahlung von Mikrowellenöfen und einigen Radaranwendungen wird von einem Gerät namens Magnetron erzeugt. Moderne Mikrowellenherde arbeiten mit der Frequenz 2.450 MHz. |
Durch Bundesverordnung sind Mikrowellenherde auf 5 Milliwatt (mW) Mikrowellenstrahlung pro Quadratzentimeter bei etwa 2 Zoll von der Ofenoberfläche begrenzt. Diese Grenze liegt weit unter dem Niveau, von dem bekannt ist, dass sie Menschen schadet., Es würde erwartet, dass die Mikrowellenstrahlung nach dem inversen Quadratgesetz abfällt, so dass sie bei 20 Zoll um etwa den Faktor 100 nach unten gehen würde.
Unter Berücksichtigung der Frequenz von 2.450 MHz beträgt die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung etwa 12 cm und die Quantenenergie eines Mikrowellenphotons etwa 1 x 10-5 eV. Die Strahlungsinteraktion bei solchen Energien für freie Moleküle kann zu molekularer Rotation und Vibration beitragen, aber solche resonanten Wechselwirkungen sind kein wesentlicher Faktor bei der Erwärmung von Flüssigkeiten und Feststoffen in einem Mikrowellenofen., Die durchschnittliche thermische Energie bei 20°C beträgt etwa 1/40 eV, so dass jede geordnete molekulare Rotation oder Vibration, die durch die Mikrowelleninteraktion erzeugt wird, schnell durch Kollisionen mit Molekülen kinetischer Energie randomisiert wird, die 2500-mal größer sind als die bereitgestellte Mikrowellenphotonenenergie. Der Hauptmechanismus zum Erhitzen von Wasser in einem Mikrowellenofen wird als dielektrische Erwärmung beschrieben. Die Mikrowellen üben Drehmomente aus, die auf die molekularen Dipolmomente der Wassermoleküle und anderer Moleküle ausgeübt werden, und es wird erwartet, dass dies zu einer gewissen Erwärmung führt., Die in Chaplin beschriebene detaillierte Modellierung der Wassererwärmung legt jedoch nahe, dass der Haupteffekt der Mikrowellen in der Arbeit an den Hydrogenen liegt, anstatt in die Neuorientierung der molekularen Dipole der Wassermoleküle investiert zu werden.
Normalerweise ist der Hauptheizeffekt von Mikrowellen in einem Ofen die Erwärmung des im Material enthaltenen Wassers. Wenn Sie reines Wasser erhitzen, kann die Heizung genauer modelliert werden., Bei reinem Wasser kann das Eindringen der Mikrowellen in das Wasser modelliert werden und wird durch die Eindringtiefe, die die Mikrowellenleistung um einen Faktor 1/e verringert, was die Absorption von 63% der Mikrowellenleistung darstellt, verstärkt. Bei Wasser bei 25°C beträgt diese Eindringtiefe laut Chaplin etwa 1,4 cm.