微波爐是我們生活中常用的一種電器，加熱速度非?？欤倭康氖澄锷踔聊軌蛟趲资腌娭畠?nèi)就加熱至高溫，使用起來(lái)非?？旖?、方便。在這小小的微波爐中，我們也并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它內(nèi)部有什么發(fā)熱裝置，甚至無(wú)需接觸內(nèi)部面板，那么它是如何“隔空”讓食物變熱的呢？這里我們就來(lái)了解一下微波爐的加熱原理。

什么是熱？

首先微波的的目標(biāo)是將食物加熱，那么什么是熱呢？物體有多熱，我們通常用溫度表示，溫度的本質(zhì)實(shí)際上是指物質(zhì)內(nèi)部原子的運(yùn)動(dòng)劇烈程度，溫度越高，內(nèi)部原子的平均運(yùn)動(dòng)速率越大，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈。

物體內(nèi)微觀粒子的平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系

對(duì)于固體來(lái)說(shuō)，每個(gè)原子都會(huì)受到周圍粒子各種力的作用，因此會(huì)有一個(gè)受力平衡的位置，不能任意運(yùn)動(dòng)，在宏觀上就表現(xiàn)為具有一定形狀。但原子可以在平衡位置上發(fā)生振動(dòng)，原子振動(dòng)的越劇烈，那么它宏觀上的表現(xiàn)就是溫度越高。

因此，想要提高物體的溫度，就需要讓內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)的變得劇烈起來(lái)，普通的加熱方式主要是利用熱傳導(dǎo)，即讓高溫物體的熱量通過(guò)接觸傳入低溫物體，這個(gè)過(guò)程的發(fā)生，實(shí)際上就是高溫物體內(nèi)部原子與體溫物體內(nèi)部原子在接觸位置發(fā)生彈性碰撞，于是將原子動(dòng)能傳遞給低溫物體，這時(shí)低溫物體內(nèi)部原子的運(yùn)動(dòng)也逐漸加快，溫度就慢慢的升高了。

我們常見(jiàn)的用火將物體燒熱、用電飯煲煮飯都是利用的熱傳導(dǎo)的方式，但熱傳導(dǎo)加熱通常會(huì)比較慢，這是因?yàn)椋涸舆\(yùn)動(dòng)是要從外到里逐漸傳遞，這個(gè)過(guò)程需要一定的時(shí)間，因?yàn)檫@與物體的導(dǎo)熱性有很大的關(guān)系，同時(shí)與兩物體的溫差有關(guān)，溫差越大，傳遞速度越快，因此需要一個(gè)高溫?zé)嵩?，而利用高溫?zé)嵩礋崃坑謺?huì)快速向周圍耗散，所以效率不高。

微波爐的原理則與傳統(tǒng)的這種加熱方式完全不同，它是利用快速變化的電場(chǎng)來(lái)直接影響食物內(nèi)部的原子運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)食物進(jìn)行加熱。這個(gè)電場(chǎng)會(huì)作用于食物內(nèi)部的極性分子，極性分子在變化電場(chǎng)的作用下會(huì)劇烈運(yùn)動(dòng)。

微波與極性水分子的作用

微波微波爐在加熱食物時(shí)，會(huì)發(fā)射大量的微波，這個(gè)微波其實(shí)就是電磁波，因?yàn)樗l(fā)射的電磁波長(zhǎng)較短，因此稱為微波。微波由于波長(zhǎng)較短，頻率就會(huì)很大，微波爐所發(fā)射的微波頻率約為2.5GHz。

電磁波實(shí)際上是由同向且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的震蕩粒子波，是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場(chǎng)，在傳播過(guò)程中不斷發(fā)生電場(chǎng)與磁場(chǎng)的變換，而加熱食物就是利用這不斷變化的電場(chǎng)影響食物內(nèi)部的極性水分子，那么什么是極性分子呢？我們得繼續(xù)作個(gè)了解。

極性水分子分子是由多個(gè)原子構(gòu)成的，這些原子依靠化學(xué)鍵結(jié)合在一起，水分子則是由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合。原子是由原子核和核外電子組成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。原子核的每一層電子都有一個(gè)最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，當(dāng)多個(gè)原子處于不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)，就可以通過(guò)共用電子對(duì)來(lái)形成更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。水分子中的氫原子和氧原子就是這么結(jié)合的。

共用電子對(duì)處于兩個(gè)原子之間，但由于兩個(gè)原子核所帶電荷不同，對(duì)它們之間的共用電子的作用力也不同，因此會(huì)導(dǎo)致中間的共用電子對(duì)發(fā)生偏移，電子偏向氧原子端，于是氧原子端會(huì)顯負(fù)電，而氫原子端會(huì)顯正電，這就相當(dāng)于形成了一個(gè)偶極子（我們可以把它想象成一個(gè)藥丸結(jié)構(gòu)，其中一端帶正電，一端帶負(fù)電）。我們把形成的這種分子稱為極性分子（或者我們可以理解為整個(gè)分子中的正電與負(fù)電的電荷中心不會(huì)重合），水就是一種極性分子。

微波與水分子的作用那么，因?yàn)闃O性水分子分子兩端帶不同的電荷，在外加電場(chǎng)時(shí)，極性分子的兩端會(huì)受到電場(chǎng)力的作用而運(yùn)動(dòng)起來(lái)。微波我們可以看成是快速變化的電場(chǎng)在空間中傳播，電場(chǎng)的變化頻率與微波的頻率一致，約為2.5GHz，也就是電場(chǎng)的大小和方向在一秒鐘之內(nèi)變化25億次，在這個(gè)電場(chǎng)作用下，水分子會(huì)不停地發(fā)生振蕩和旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致水分子快速運(yùn)動(dòng)起來(lái)。同時(shí)水分子的熱運(yùn)動(dòng)迅速傳遞給周邊分子，于是食物就被迅速加熱了。

極性分子受到電場(chǎng)力的作用

電磁波傳播時(shí)，電場(chǎng)磁場(chǎng)不斷發(fā)生變化

 受熱的蛋白質(zhì)發(fā)生熱運(yùn)動(dòng)

微波爐發(fā)射微波微波爐中發(fā)射微波的裝置為磁控管，磁控管中心的陰極由于被加熱會(huì)發(fā)射出電子，陰極外面包圍著一個(gè)陽(yáng)極，與陰極之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。同時(shí)在陰極與陽(yáng)極之間會(huì)加上磁場(chǎng)，于是發(fā)射出的電子會(huì)在兩極之間作輪擺線運(yùn)動(dòng)，電子的快速運(yùn)動(dòng)會(huì)使陽(yáng)極上的空腔產(chǎn)生2.45Ghz的變化電場(chǎng)，于是產(chǎn)生振蕩電磁場(chǎng)發(fā)射微波，再通過(guò)導(dǎo)波管將微波導(dǎo)出至爐腔內(nèi)，從而加熱食物。

由于微波爐發(fā)出的微波直接作用于食物中的原子，因此，可以同時(shí)將食物的內(nèi)外加熱，加熱效率非常高，通常一盤菜加熱僅需幾十秒到一分鐘。并且由于無(wú)需使用熱源，能量損耗較少所以比較節(jié)能。

但由于電磁波會(huì)被金屬給反射，因此加熱食物時(shí)，不能將金屬餐具放入，否則反射回的微波會(huì)損害電磁爐。也不能加熱具有密封性的食物，因?yàn)閮?nèi)部迅速被加熱會(huì)膨脹，導(dǎo)致食物炸開(kāi)，比如雞蛋。

因此，在使用微波爐時(shí)，需要多注意，哪些食物能直接加熱，哪些不能直接加熱。不過(guò)當(dāng)你了解了微波爐作用原理之后，這個(gè)問(wèn)題你自己便能夠很快的進(jìn)行判斷，所以說(shuō)，對(duì)于科學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備的確可以給我們個(gè)人的生活減少很多煩惱。

以上就是關(guān)于微波爐加熱食物的科學(xué)原理，簡(jiǎn)單總結(jié)一下，就是微波爐首先會(huì)發(fā)射出能量密度較大的微波，微波產(chǎn)生的變化電場(chǎng)會(huì)作用于食物中的極性水分子，引起水分子的劇烈振蕩，而熱的本質(zhì)就是原子的快速運(yùn)動(dòng)，于是食物就被加熱了。