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生活科普:微波爐是如何加熱食物的?微波會(huì)不會(huì)對人體產(chǎn)生傷害?
發(fā)布時(shí)間:2021-06-15
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誰家還沒有個(gè)微波爐呢?用微波爐加熱,又快又方便。可是,許多人說微波爐加熱的射頻會(huì)致癌,還有人害怕微波泄漏會(huì)對人產(chǎn)生危害,這些說法都是真的嗎?

一. 微波加熱原理

首先我們來解釋一下微波爐為什么能加熱食品。

微波是波長最短的無線電波,波長與紅外線接近?,F(xiàn)在市場上的微波爐大多使用頻率是2.45GHz 的微波,也就是說每一秒有24.5 億個(gè)周期,這個(gè)頻率與無線路由器WiFi的頻率2.4GHz 接近,只不過,微波爐的功率比無線路由器大得多。

食物中含有水分、脂肪、蛋白質(zhì)等成分,而微波可以使這些分子摩擦生熱。以水分子為例,水分子由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子構(gòu)成,氧原子吸引電子的能力更強(qiáng),而氫原子吸引電子的能力較弱。于是,當(dāng)氧原子和氫原子構(gòu)成水分子時(shí),電子更加偏向氧原子,造成正電荷中心和負(fù)電荷中心不重合,好像氧原子一端帶負(fù)電,氫原子一端帶正電一樣。這種分子稱為極性分子。

極性分子處于電場中,就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。這是因?yàn)殡妶鰧﹄姾捎辛Φ淖饔茫簩φ姾勺饔昧Φ姆较蚺c電場方向相同,對負(fù)電荷作用力的方向與電場方向相反。這兩個(gè)等大反向但不共線的力稱為一對力偶,在這對力偶的作用下,氧分子和負(fù)電荷中心會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到靠右,而氫原子和正電荷中心會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)到靠左。

如果電場是恒定不變的,那么當(dāng)氧原子轉(zhuǎn)到右側(cè),氫原子轉(zhuǎn)到左側(cè)時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)就結(jié)束了??墒牵⒉ㄖ械碾妶鍪侵芷谛宰兓?,經(jīng)過很短的時(shí)間,電場方向就會(huì)變成向右的。這樣一來,在電力的作用下,水分子又會(huì)發(fā)生相反的轉(zhuǎn)動(dòng)。

由于微波頻率是2.45GHz,也就是每秒會(huì)有24.5 億個(gè)周期,電場會(huì)反復(fù)變化。于是水分子就反復(fù)的左右轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)生振動(dòng)。

這個(gè)頻率是人們精心設(shè)計(jì)的。因?yàn)轭l率太高的電場,水分子來不及轉(zhuǎn)動(dòng)。頻率太低的電場,水分子轉(zhuǎn)動(dòng)太慢,不能很快加熱。這個(gè)頻率與水分子、蛋白質(zhì)分子和脂肪分子的共振頻率接近,能夠使得這些分子最大限度的振動(dòng)。在振動(dòng)過程中,這些分子會(huì)彼此碰撞,摩擦,從而產(chǎn)生熱量。由于微波爐可以穿透一些物體,因此微波爐會(huì)使得食物內(nèi)外一起加熱,速度更快。

看到這里大家明白了嗎?微波爐加熱不過是摩擦生熱,并不存在致癌機(jī)理。

二. 微波是如何產(chǎn)生的?

微波爐中的微波是如何產(chǎn)生呢?我們需要了解一下微波爐的結(jié)構(gòu)。

首先,微波爐中的變壓器將220V的市電變?yōu)楦邏?,輸入磁控管。磁控管可以產(chǎn)生大功率的微波,微波在導(dǎo)波管中前進(jìn),導(dǎo)入攪拌器。攪拌器好像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇,只不過它的扇葉是金屬的,可以反射微波。于是在攪拌器旋轉(zhuǎn)的過程中,微波就被攪亂,從而反射到微波爐內(nèi)的各個(gè)方向。

微波進(jìn)入爐腔之后,爐腔的四壁、觀察屏的金屬網(wǎng)又起到了反射電磁波的效果,微波在爐體內(nèi)壁和金屬網(wǎng)上反復(fù)反射,照射到爐子里的各個(gè)部位。同時(shí),食物放在一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的盤子上,這些措施都是為了保證食物能夠被微波均勻照射,通過分子振動(dòng)一起加熱。

微波爐的核心部件是磁控管,這是一個(gè)可以產(chǎn)生微波的裝置。

在磁控管中間,有金屬鎢棒,在高壓作用下,金屬棒會(huì)發(fā)射電子。電子從中心的陰極運(yùn)動(dòng)到周圍環(huán)形的陽極上,呈發(fā)散狀。在磁控管兩端有兩塊磁鐵可以產(chǎn)生磁場。電子在磁場中運(yùn)動(dòng),會(huì)受到磁場的作用力,稱為洛侖茲力。這個(gè)力會(huì)造成電子向外運(yùn)動(dòng)的過程中,發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

由于外側(cè)接收電子的外圈是鋸齒狀的,因此在電子向外擴(kuò)散并且旋轉(zhuǎn)的過程中,電子遇到的部位形成負(fù)極,電子沒遇到的鋸齒是正極,電流的流向會(huì)反復(fù)發(fā)生變化,形成交變電流,并發(fā)射電磁波。

三. 微波爐對人有害嗎?

剛才我們已經(jīng)說過,微波爐加熱食物不存在致癌機(jī)理。但是還有很多人懷疑:微波爐的微波會(huì)不會(huì)對人產(chǎn)生危害呢?

之前我們講過:微波是電磁波的一種,電磁波就是電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生的一種物質(zhì)。我們按照波長從長到短,大致可以把電磁波分為無線電、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽瑪射線幾個(gè)部分,微波就是波長比無線電短、比紅外線長的電磁波。也有人把微波歸類到無線電里,是無線電中波長最短的電磁波。

X射線和伽瑪射線的確會(huì)對人體產(chǎn)生危害。因?yàn)槿梭w內(nèi)的大量細(xì)胞隨時(shí)都在進(jìn)行復(fù)制,當(dāng)伽瑪射線照射正在復(fù)制中的細(xì)胞時(shí),有可能將DNA 鏈打斷,造成細(xì)胞死亡,或者錯(cuò)誤復(fù)制,從而產(chǎn)生死亡或者癌變細(xì)胞。醫(yī)療上伽瑪射線用于殺死癌細(xì)胞,即所謂放射性療法。X射線的殺傷性較伽瑪射線稍小一些,醫(yī)療上用于透視。

但是到了可見光、紅外線波段,頻率比較低,波長比較長,在一定的功率情況下對人體已經(jīng)沒什么危害。微波比光的波長還要長,頻率還要低,因此更不會(huì)對人產(chǎn)生直接危害。手機(jī)信號、電視信號,一部分廣播、雷達(dá)等,使用的電磁波都在微波的范圍內(nèi),一般都不會(huì)對人產(chǎn)生傷害。有人經(jīng)常懷疑wifi 信號對人有害,所以家里有人懷孕了,就要把 wifi信號掐斷。但是手機(jī)信號、廣播信號也差不多在這個(gè)頻段,誰能把手機(jī)信號和廣播信號掐斷呢?

還有人在想:雖然微波不致癌,但是如果靠近微波爐,人會(huì)不會(huì)被微波爐烤熟呢?

實(shí)際上,微波爐的金屬壁和金屬網(wǎng)會(huì)起到很好的屏蔽效果,微波泄漏到爐外的量少而又少。市面上所有合格的微波爐產(chǎn)品微波泄漏都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn),都是可以放心使用的。

如果一定要做個(gè)實(shí)驗(yàn),不妨將家用無線路由器放入微波爐,檢測一下wifi 信號是不是消失了。如果消失,就說明wifi 信號被限制在微波爐內(nèi)了。之所以用無線路由器,是因?yàn)樗l(fā)射的信號也是2.4GHz,與微波爐接近。而手機(jī)信號與微波爐的頻率相差比較多,屏蔽效果沒有wifi 信號好。

四. 使用微波爐應(yīng)該注意什么?

雖然微波爐能給我們的生活帶來很多大的方便,但是微波爐使用不當(dāng)也容易造成事故。在使用微波爐時(shí)大家一定要謹(jǐn)記下列要點(diǎn):

?1.千萬不要將金屬容器或帶有金屬花紋的容器放進(jìn)微波爐。金屬會(huì)反射電磁波,造成微波無法穿透金屬加熱食物。同時(shí),微波會(huì)在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流,金屬與微波爐內(nèi)壁之間有可能發(fā)生感應(yīng)產(chǎn)生電火花,造成火災(zāi)事故。

?2.不要將密封的容器、食品放入微波爐。微波爐加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生蒸汽,如果容器是密封的,或者食品有皮,如生雞蛋、西紅柿等,可能會(huì)造成爆炸,噴的整個(gè)微波爐都是食物,擦起來很費(fèi)勁。

?3.不要使用普通塑料容器。普通塑料容器不吸收微波,但是在食物加熱時(shí),食物會(huì)將熱量傳遞給塑料,有可能造成塑料軟化,釋放出有害物質(zhì)。

?4.不要用微波爐燒開水。因?yàn)槲⒉t獨(dú)特的加熱特點(diǎn),在水溫升高到100度時(shí),可能依然不沸騰。但是我們把水從微波爐中拿出,經(jīng)過一點(diǎn)小小的擾動(dòng),水可能會(huì)爆沸傷人。

使用微波爐加熱,一般要使用陶瓷、玻璃或者微波爐專用的塑料容器。這些容器不吸收微波,不會(huì)自身生熱,同時(shí)在高溫作用下也不會(huì)變形或釋放有害物質(zhì)。

現(xiàn)在,你可以放心的使用微波爐了。

來源:李永樂老師


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