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Química – ¿Por qué el microondas calienta las cosas mucho más rápido que la luz visible?

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Solución:

Solución 1:

Las microondas no tienen más energía, simplemente resuenan a la frecuencia que hace que los enlaces moleculares giren. Esto se aplica específicamente a las moléculas dieléctricas, moléculas como el agua que tienen dipolos eléctricos.

De Wikipedia:

El agua, la grasa y otras sustancias en los alimentos absorben la energía de las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico. Muchas moléculas (como las del agua) son dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro. y por lo tanto giran mientras intentan alinearse con el campo eléctrico alterno de las microondas. Las moléculas en rotación golpean a otras moléculas y las ponen en movimiento, dispersando así la energía. Esta energía, cuando se dispersa como vibración molecular en sólidos y líquidos (es decir, como energía potencial y energía cinética de los átomos), es calor. A veces, el calentamiento por microondas se explica como una resonancia de las moléculas de agua, pero esto es incorrecto, tales resonancias ocurren solo por encima de 1 terahercio.

Como referencia, la energía está relacionada con la longitud de onda mediante la fórmula:
$$E=frachclambda$$
y

$$lambda=fraccf$$

dónde

  • $lambda$ es longitud de onda
  • $c$ es la velocidad de la luz
  • $f$ es frecuencia
  • $h$ es la constante de Plank
  • $E$ es energía

Puedes ver por la primera ecuación que como $lambda$ se vuelve más pequeño $E$ se hace más grande

Solución 2:

los key diferencia con las microondas es la Monto de energía emitida

Las microondas no tienen más “energía” que la luz visible por fotón. Pero esto es irrelevante en el caso de un horno de microondas.

Hay dos razones para esto, pero la primera (como se describe en la respuesta existente) es en realidad una distracción: las microondas son relativamente eficientes para excitar las rotaciones y vibraciones moleculares (especialmente de los iones), por lo que descargan su energía como calor en el objeto. interactuando con (generalmente su comida).

Pero esto es una distracción de un punto más importante: los hornos de microondas empujan mucho de energía de microondas, por lo general un poco menos de un kilovatio. Esto es aproximadamente 10 veces la energía radiada por una bombilla incandescente (visible) tradicional. Si pudieras volcar tanto visible luz en un volumen pequeño y la comida la absorbiera, se cocinaría. Pero es más probable que termine con una caja muy caliente y comida que no se cocinó de manera eficiente. Muchos calentadores eléctricos (que irradian fotones rojos e infrarrojos cercanos) impulsan el mismo tipo de energía que un microondas, pero la irradian sobre un área mucho más grande y no lo cocinan porque la energía se descarga en un volumen mucho mayor. A menos que estés demasiado cerca.

Las parrillas eléctricas son básicamente bombillas incandescentes muy potentes sintonizadas para emitir la mayor parte de su radiación en el infrarrojo cercano. Emiten una potencia similar a la de un microondas (~kW) pero no cocinan los alimentos tan eficientemente ya que los infrarrojos son absorbidos principalmente por el superficie de los alimentos que calientan (la energía de microondas penetra más profundamente permitiendo que los alimentos se calienten desde el en el interior. Curiosamente, es posible que los alimentos muy salados no se cocinen tan bien en un microondas, ya que los efectos de la superficie (donde la radiación se acopla fuertemente con los campos dieléctricos causados ​​por los iones salados) absorben más energía de microondas cerca de la superficie.

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