Date: Tue Nov 16 11:10:34 2004
Posted By: Jeff Yap, Physics Teacher
Area of science: Physics
ID: 1099762005.Ph
--------------------------------------------------------------------------------
Message:
Hi Arun,
That's a good follow-up question, and it brings up an important concept about temperature. The temperature of something is basically a way for us to measure the speed of the internal molecules. When we heat something in the microwave, we are applying energy to the molecules that makes them move faster and faster.
So, the velocity of the individual water molecules depends on the temperature of the water. The equation breaks down like this:
3/2 k*T = 1/2 m*v^2
T is the temperature in Kelvin,
k is Boltzmann Constant = 1.38066 X 10^-23 J/K
m is the mass of a water molecule = 2.99 X 10^-26 kilograms
(18 grams/mole / 6.02X10^23 molecules/mole)
For water just above freezing, each molecules is moving around 615 meters/second. For water that's almost boiling, each molecules is moving 719 meters per second. These are average speeds.
Wait a second! Does that mean that the molecules in frozen ice are travelling at 615 meters/second? Yup. All molecules of all objects that are NOT at absolute zero are vibrating at some speed. 615 m/s is just the point where the attraction between molecules is enough to keep them together as a solid. 719 m/s is the point where molecular attraction is enough to keep them as a liquid. If the molecules are travelling any faster, they'll fly out of the liquid and become airborne. (also known as boiling!)
The natural frequency of water is a bit more complicated, because it takes into account the mass of water molecules, the attraction between molecules, the distance between molecules, and some other stuff. Suffice it to say that most microwave ovens put out a frequency of 2.5 gigahertz. This means that these microwaves pulse 2,500,000,000 times per second. This isn't the lowest (also known as "primary") resonant frequency for water, but microwave manufacturers use 2.5 GHz because they want the microwave to work at any and all water temperatures. There's lots more techno-babble about resonance, matching, and the engineering of microwaves, but that'll have to be a separate question.
I hope this helps!
надявам се че няма да прозвучи грубо като кажа че някои хора не си губят времето само в приказки. 
Съобщение:
Здравей Арън,
Това е един добър последващ въпрос, и довежда до важна концепция за температурата. Температурата на нещо е основно за начина на измерване на скоростта на молекулите. Когато затоплим нещо в микровълнова фурна, ще се приложи енергия към молекулите, които ги кара да се движат по бързо и по бързо.
Така че, скоростта на отделните водни молекули, зависи от температурата на водата. Уравнението ни води до определение като това:
3 / 2 к * T = 1 / 2 m * v ^ 2
T е температурата в Келвин,
к е Boltzmann Постоянни = 1,38066 X 10 ^ -23 J / K
м е масата на една молекула вода = 2,99 Х 10 ^ -26 kilograms
(18 grams / мол / 6.02X10 ^ 23 молекули / мол)
(бел.ред - v е скоростта )За водата точно преди замръзване, всяка молекули се движат около 615 метра / секунда. За водата, която е почти завиране, всички молекули се движат 719 метра в секунда. Това са средните скорости.
Момент! Това означава, че молекулите в леда са замразени, пътуващи до 615 метра / секунда? Супер. Всички молекули на всички материали, които не са в абсолютната нула, са вибриращи с някаква скорост. 615 м / сек е точно точката, където привличането между молекулите е достатъчно, за да ги задържи в твърдо състояние. 719 м / сек е точката, където молекулното привличане е достатъчно, за да се задържат като течност. Ако молекули се движат по бързо, те ще летят от течни и стават на въздух, (известно също като кипене !)
Естественат честотата на водата е малко по-сложна, тъй като тя отчита масата на водните молекули, привличането между молекули, разстоянието между молекули, и някои други неща. То е достатъчно да се каже, че повечето микровълнови фурни, поставени на честота 2,5 gigahertz. Това означава, че тези микровълнов импулс 2,500,000,000 пъти в секунда. Това не е най-ниската (известно също като "първична") резонантна честота за водата, но за микровълнова печка производителите използват 2,5 GHz, защото те изискават микровълновата печка да покрива всички водни температури
(бел.ред - включително и размразяване ). Има много повече техно-джаджи за резонанс, който, както и инженеринг на микровълни, но това ще бъде тема на отделен въпрос.
Надявам се това да помогне!
