Решение: Разворот дипольных молекул
Статья к заданиюМикроволновая печь
Во второй половине XX в. в наш обиход вошли печи, в которых пища нагревается невидимым микроволновым, или сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. В бытовых микроволновых печах используется излучение частотой 2450 МГц. Такая частота установлена международным соглашением, чтобы не создавать помех работе радаров и других устройств, использующих электромагнитные волны микроволнового диапазона.
Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом – отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно – это молекулы жиров, сахаров и воды. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Когда поле меняет направление на противоположное, молекулы тут же переворачиваются на 180º. Под действием микроволнового излучения молекулы «кувыркаются» с большой частотой. Выделяющееся при этом тепло и разогревает пищу.
Микроволны проникают внутрь примерно на 1–3 см. Глубже тепло распространяется уже за счёт теплопроводности. Для лучшего прогрева столик внутри микроволновой печи вращается. Металл отражает микроволновое излучение, поэтому внутренние стенки микроволновой печи делают металлическими.
Для СВЧ-печи годится не всякая посуда. Жаростойкое стекло, фарфор, сухие картон и бумага пропускают микроволны сквозь себя, поэтому в такой посуде можно разогревать пищу в микроволновой печи.
Используя материал о работе микроволновой печи, определите, сколько раз за 1 с дипольные молекулы разворачиваются на $180^\circ$ в электромагнитном поле микроволновой печи.
Решение по шагам
3 шагаЧастота излучения микроволновой печи равна $2450\ \text{МГц}$.
$$f = 2450\ \text{МГц} = 2{,}45 \cdot 10^9\ \text{Гц}$$За один период электромагнитной волны поле меняет направление два раза. При каждой смене направления дипольная молекула разворачивается на $180^\circ$.
$$N = 2f$$Находим число разворотов за одну секунду.
$$N = 2 \cdot 2{,}45 \cdot 10^9 = 4{,}9 \cdot 10^9 = 4900000000$$Где здесь ошибаются
Используют частоту микроволн без учёта двух смен направления поля за период.
Не переводят мегагерцы в герцы.