微波炉烧水为什么容易被烫伤？三维演示微波加热的原理

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日常生活中

我们经常用微波炉加热食物

但很少有人会用微波炉烧开水

那微波炉是否可以用于烧开水？

微波加热的原理又是什么？

当微波炉启动后

炉内的磁控管会源源不断地产生微波辐射

微波和常见的可见光一样

都属于电磁波，不过波长不同

人眼可见光的波长范围

大致在0.78到0.38微米之间

对应了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各色的光

微波的波长范围在1毫米到1米之间

远远超出了可见光的波长范围

所以我们裸眼是看不见微波的

水，由无数的水分子构成

水分子由一个氧原子和两个氢原子

通过共用电子对构成

氧原子吸引电子的能力比氢原子强

而电子为负电荷

造成氧原子一端略带负电

氢原子一端略带正电

两个氢原子之间的夹角约为104度

导致水分子的正负电中心不重合

当水分子在微波炉内遇上微波

正电中心受到与微波电场同方向的力

负电中心受到与微波电场反方向的力

水分子就会发生相应的旋转

微波的电场方向是交替变化的

家用微波炉的微波频率约为2.45GHz

即电场方向每秒转换约49亿次

水分子们也不停地随之高速旋转

同时水分子无时无刻不在做无规则热运动

邻近的水分子通过分子间作用力又彼此影响

微波辐射加剧了水分子的热运动

宏观上就表现为水的温度升高

当水温升高到沸点，如常压下100℃时

局部会出现水汽化形成的极小气泡

气泡存在表面张力

气泡直径越小，表面张力越大

表面张力引起的附加压强也越大

如直径10微米的气泡

附加压强约为0.3个大气压

压强越大，气态水越容易液化

导致气泡缩小

由于这种微纳米尺度的小气泡会趋向于收缩

导致即使到了沸点，水也不会沸腾

水温还会继续上升，成为过热水

此时如果把水从微波炉里取出

向水中放入木勺、筷子或碎瓷片等物质

吸附其上的空气会逸出形成小气泡

这些小气泡的直径相比之前大了很多

表面张力所引起的附加压强很小

气泡周围的过热水急速汽化

导致气泡急剧膨胀上浮，产生暴沸现象

如果不注意，很容易被烫伤

因此，应尽量避免使用微波炉烧开水

当然，用微波炉适当加热凉水是可以的

你也可以通过在水杯中提前放入

木勺、筷子或碎瓷片等多孔物质以预防暴沸

不过，更为经济安全的做法应该是

使用实时测温的定温自控微波炉

当水温升到100℃后自动调节微波功率

维持水温在100℃，数分钟后停止加热