微波爐是我們生活中常用的一種電器，加熱速度非常快，少量的食物甚至能夠在幾十秒鐘之内就加熱至高溫，使用起來非常快捷、方便。在這小小的微波爐中，我們也并沒有發現它内部有什麼發熱裝置，甚至無需接觸内部面闆，那麼它是如何“隔空”讓食物變熱的呢？這裡我們就來了解一下微波爐的加熱原理。

首先微波的目标是将食物加熱，那麼什麼是熱呢？物體有多熱，我們通常用溫度表示，溫度的本質實際上是指物質内部原子的運動劇烈程度，溫度越高，内部原子的平均運動速率越大，熱運動越劇烈。

物體内微觀粒子的平均動能與溫度的關系

對于固體來說，每個原子都會受到周圍粒子各種力的作用，因此會有一個受力平衡的位置，不能任意運動，在宏觀上就表現為具有一定形狀。但原子可以在平衡位置上發生振動，原子振動的越劇烈，那麼它宏觀上的表現就是溫度越高。

因此，想要提高物體的溫度，就需要讓内部原子運動的變得劇烈起來，普通的加熱方式主要是利用熱傳導，即讓高溫物體的熱量通過接觸傳入低溫物體，這個過程的發生，實際上就是高溫物體内部原子與體溫物體内部原子在接觸位置發生彈性碰撞，于是将原子動能傳遞給低溫物體，這時低溫物體内部原子的運動也逐漸加快，溫度就慢慢的升高了。

我們常見的用火将物體燒熱、用電飯煲煮飯都是利用的熱傳導的方式，但熱傳導加熱通常會比較慢，這是因為：原子運動是要從外到裡逐漸傳遞，這個過程需要一定的時間，因為這與物體的導熱性有很大的關系，同時與兩物體的溫差有關，溫差越大，傳遞速度越快，因此需要一個高溫熱源，而利用高溫熱源熱量又會快速向周圍耗散，所以效率不高。

微波爐的原理則與傳統的這種加熱方式完全不同，它是利用快速變化的電場來直接影響食物内部的原子運動，從而對食物進行加熱。這個電場會作用于食物内部的極性分子，極性分子在變化電場的作用下會劇烈運動。

• 微波

微波爐在加熱食物時，會發射大量的微波，這個微波其實就是電磁波，因為它發射的電磁波長較短，因此稱為微波。微波由于波長較短，頻率就會很大，微波爐所發射的微波頻率約為2.5GHz。

電磁波實際上是由同向且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，在傳播過程中不斷發生電場與磁場的變換，而加熱食物就是利用這不斷變化的電場影響食物内部的極性水分子，那麼什麼是極性分子呢？我們得繼續作個了解。

• 極性水分子

分子是由多個原子構成的，這些原子依靠化學鍵結合在一起，水分子則是由一個氧原子和兩個氫原子通過共價鍵結合。原子是由原子核和核外電子組成的，原子核帶正電，電子帶負電。原子核的每一層電子都有一個最穩定的結構，當多個原子處于不穩定結構時，就可以通過共用電子對來形成更穩定的結構。水分子中的氫原子和氧原子就是這麼結合的。

共用電子對處于兩個原子之間，但由于兩個原子核所帶電荷不同，對它們之間的共用電子的作用力也不同，因此會導緻中間的共用電子對發生偏移，電子偏向氧原子端，于是氧原子端會顯負電，而氫原子端會顯正電，這就相當于形成了一個偶極子（我們可以把它想象成一個藥丸結構，其中一端帶正電，一端帶負電）。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分子中的正電與負電的電荷中心不會重合），水就是一種極性分子。

• 微波與水分子的作用

那麼，因為極性水分子分子兩端帶不同的電荷，在外加電場時，極性分子的兩端會受到電場力的作用而運動起來。微波我們可以看成是快速變化的電場在空間中傳播，電場的變化頻率與微波的頻率一緻，約為2.5GHz，也就是電場的大小和方向在一秒鐘之内變化25億次，在這個電場作用下，水分子會不停的發生振蕩和旋轉，導緻水分子快速運動起來。同時水分子的熱運動迅速傳遞給周邊分子，于是食物就被迅速加熱了。

極性分子受到電場力的作用

電磁波傳播時，電場磁場不斷發生變化

受熱的蛋白質發生熱運動

• 微波爐發射微波

微波爐中發射微波的裝置為磁控管，磁控管中心的陰極由于被加熱會發射出電子，陰極外面包圍着一個陽極，與陰極之間會産生一個電場。同時在陰極與陽極之間會加上磁場，于是發射出的電子會在兩極之間作輪擺線運動，電子的快速運動會使陽極上的空腔産生2.45Ghz的變化電場，于是産生振蕩電磁場發射微波，再通過導波管将微波導出至爐腔内，從而加熱食物。

由于微波爐發出的微波直接作用于食物中的原子，因此，可以同時将食物的内外加熱，加熱效率非常高，通常一盤菜加熱僅需幾十秒到一分鐘。并且由于無需使用熱源，能量損耗較少所以比較節能。

但由于電磁波會被金屬給反射，因此加熱食物時，不能将金屬餐具放入，否則反射回的微波會損害電磁爐。也不能加熱具有密封性的食物，因為内部迅速被加熱會膨脹，導緻食物炸開，比如雞蛋。

因此，在使用微波爐時，需要多注意，哪些食物能直接加熱，哪些不能直接加熱。不過當你了解了微波爐作用原理之後，這個問題你自己便能夠很快的進行判斷，所以說，對于科學知識的儲備的确可以給我們個人的生活減少很多煩惱。

以上就是關于微波爐加熱食物的科學原理，簡單總結一下，就是微波爐首先會發射出能量密度較大的微波，微波産生的變化電場會作用于食物中的極性水分子，引起水分子的劇烈振蕩，而熱的本質就是原子的快速運動，于是食物就被加熱了。

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