科学|电子科技大学：解决微波炉中液体加热，不同于其他方式的难题！
喝茶多年来的人一直在这么说 ， 在微波炉里加热的茶水就不一样了 。 通常 ， 当液体被加热时 ， 加热源 ， 例如火炉子从下面加热容器 。 通过一种称为对流的过程 ， 当朝向容器底部的液体升温时 ， 它会变得不那么稠密 ， 并移动到顶部 ， 从而允许较冷的液体部分接触到源 ， 这最终导致整个玻璃温度均匀 。 然而 ， 在微波内部 ， 充当加热源的电场无处不在 。
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因为整个玻璃本身也在升温 ， 所以不会发生对流过程 ， 容器顶部的液体最终会比底部液体热得多 。 来自中国电子科技大学的一组研究人员 ， 对这种不均匀的加热行为进行了研究 ， 并在《AIP Advances》期刊上发表提出了对这一常见问题的解决方案 。 通过设计沿着玻璃边缘的镀银层 ， 研究小组能够屏蔽液体表面的微波效应 。 白银起到了引导波浪的作用 ， 降低了顶部的电场 ， 有效地阻挡了加热 。
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这会产生与传统方法相似的对流过程 ， 从而产生更均匀的温度 。 将银放入微波炉似乎是一个危险的想法 ， 但类似的金属结构 ， 其几何形状经过精细调整 ， 以避免点火 ， 已经安全地用于微波蒸汽锅和电饭锅 。 研究的作者之一、电子科技大学电子科学与工程教授曾宝青（音译）表示：在仔细设计了适当大小的金属结构后 ， 容易着火的金属边缘位于弱场强 ， 可以完全避免着火 ， 所以仍然是安全的 。
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通常认为 ， 在加热时 ， 由于热对流的作用 ， 液体的流动性可以使温度场均匀 ， 但在微波加热时则有所不同 。 当用微波加热时 ， 顶部温度总是液体中最高的 。 研究对微波加热的水和酒精以及微波加热大米的温度分布 ， 进行了多物理模拟和实验比较 。 为了使微波加热的液体温度分布均匀 ， 采用截止波导控制微波加热 ， 提高温度均匀性 。 实验结果表明 ， 采用7 cm金属涂层的改性玻璃杯加热微波炉中的水时 ， 水的上下温差由7.8°C降至0.5°C 。
【科学|电子科技大学：解决微波炉中液体加热，不同于其他方式的难题！】
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而且改性玻璃杯放置在陶瓷板中心 ， 远离腔壁 ， 无火花点火现象 。 固体不会发生对流 ， 所以让剩菜均匀升温是一个完全不同的挑战 。 对于固体来说 ， 没有简单方法来设计碗或盘子来达到更好的加热效果 ， 可以改变场域分布 ， 但变化很小 ， 所以改善有限 。 该小组正在考虑其他方法来改善固体食品的不均匀性 ， 但目前这些方法过于昂贵 ， 无法实际使用 。 目前正集中精力与一家微波炉制造商合作 ， 将液体微波炉配件商业化 。
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那么茶水可以用微波炉加热而不会受到嘲笑的未来可能不会太远了 。
博科园｜研究/来自：电子科技大学
参考期刊《AIP Advances》
博科园｜科学、科技、科研、科普
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