Пізнавальна хвилинка

[madf]

Буквально через кілька днів як я переїхав у нову квартиру зі мною сталась дивна річ. Я вирішив розігріти кашу у мікрохвильовій печі. Як водиться, насипав у скляну каструлю, поставив у піч, ввімкнув і пішов собі. Потім піч радісно просигналила: „Хазяїн, хавчик готовий!“. Яке було моє здивування, коли після того як я відкрив дверцята звідти вилетіла міль!

Соромно признатись, але хоч я і закінчив радіофізичний факультет, але толком не знав як же працює мікрохвильова піч. Я думав що нагрівання викликають токи Фуко, індуковані електромагнітним полем. Після інциденту я вирішив все-таки розібратись, як же воно гріє. Виявляється все просто, є кілька варіантів нагрівання. На частотах 10-100 Мгц нагрівання відбувається за рахунок протікання струму через провідне середовище. Це так-зване джоулівське нагрівання, або нагрівання ТВЧ (Токами Високої Частоти). У разі нагрівання рідин струм виникає за рахунок переміщення іонів, а вони вельми масивні, інертні. Тому зі збільшенням частоти ефективність такого нагрівання падає. Плюсом цього методу є рівномірність — токи виникають по всій товщі матеріалу (там де вони можливі). Зазвичай у таких установках використовують електричне поле — поміщують об’єкт між обкладками конденсатора. Де саме таке використовують я, чесно кажучи, не знаю.
Наступний варіант — „наш пацієнт“. Себто нагрівання у електромагнітному полі надвисокої частоти. Як я вже писав вище, ефективність джоулівського нагрівання падає з частотою, а тут використовують частоти від 0.9 до 2.4 Ггц. Більшість побутових печей працює саме на частоті 2.4 Ггц і часто (через погане екранування) створює перешкоди для WiFi і мобільного зв’язку у безпосередній близькості до печі. Іони занадто повільні щоб ворушитись з такою частотою. Зате молекули води, жирів і вуглеводів являють собою диполі. І вони намагаються зорієнтуватись у електромагнітному полі відповідно силових ліній. А оскільки вектор електромагнітної індукції у полі у нас обертається з великою частотою, то і молекули починають швидко обертатись. Середню кінетичну енергію молекул ми знаємо під назвою „температура“. Цікаво що зі збільшенням частоти ефективність нагрівання почне падати, бо зменшується глибина проникання електромагнітних хвиль.
Є ще один варіант який нині можна частенько зустріти у побуті — індукційне нагрівання. Ну, тут все просто — це як раз ті самі токи Фуко. Змінне магнітне поле індукує у провіднику електричний струм який його і нагріває. Проблеми тут дві: нагріваються лише провідники (при чому не всякі там рідини, а саме метали з електронною провідністю), ефективність нагріву швидко падає з відстанню. Тому у побутових індукційних плитах використовують тільки металеву посуду і індуктор розміщений близько до поверхні плити. Частоти тут порівняно невисокі — десятки і сотні кілогерц. Ну а в промисловості в індукційних печах плавлять метали — безконтактно, і іноді „підвішуючи“ їх у повітрі чи інертному газі. Я не шуткую, ось вам левітація і плавлення шматка алюмінію:

А що ж міль? Довжина хвилі електромагнітного випромінювання побутової печі близько 120 мм — значно більше розмірів комахи (антенна з неї не вийде), жирів у ній немає, вологи практично теж. Чому там нагріватись?
Хоча підозрюю що вона просто мирно спала десь за межами камери :)