تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Ice in a Microwave
المؤلف:
Franklin Potter and Christopher Jargodzki
المصدر:
Mad about Modern Physics
الجزء والصفحة:
p 8
2-10-2016
314
Ice in a Microwave
The microwave oven emits microwaves that are absorbed by water molecules in food. Microwaves make the polar water molecules rotate or oscillate, and their “friction” within the material converts some of this kinetic energy into thermal energy to raise the temperature of the food.
Suppose you made an ice block that had liquid water trapped in a large cavity inside and then you placed the block into a microwave oven. Could the trapped water be brought to a boil while the ice remained ice?
Answer
Yes! The water molecules in the liquid state rotate a bit in the microwaves and transfer energy to the surrounding molecules to make them jiggle randomly. The water molecules in ice are locked into crystals and are unable to rotate. (Note: The actual details of molecular bonding in the ice are more complicated and show that a minuscule amount of rotation is possible, but an insignificant amount to change the ice to water.) Using microwaves, therefore, one can boil water inside an ice block!
Boiling the water inside the ice block is an example of selective energy absorption. Numerous examples of selective absorption occur in the natural world. For example, the green leaves of plants have chlorophyll A and B molecules that selectively absorb bluish and greenish light for photosynthesis. At an even smaller scale, nuclei are very selective in absorbing gamma rays of specific energies. At the macro scale of meters, we know that rooms can absorb and amplify sound energy at selected resonance frequencies. Some materials are even useful for just the opposite behavior, such as window glass, which has no selective absorption in the visible part of the electromagnetic spectrum. You can take your pick, but the game is played by the rules of nature.
The selective absorption by water molecules (and some other molecules) in a microwave environment is a little different from the other examples given above. At the water molecule’s resonant frequencies in the microwave region of the electromagnetic spectrum, the applied field changes so rapidly that very little energy is transferred to the nearby molecules. Microwave ovens actually operate at a frequency that is lower than the frequency at which the absorption is greatest. The food needs to be heated throughout, and by lowering the applied frequency a bit, more microwaves penetrate farther inside, past the outer layer.