Зажарить мамонта в микроволновой печи??!!

Да, было, было!.. Помнят московские старожилы знаменитого Грибоедова! Что отварные порционные судачки! А стерлядь, стерлядь в серебристой кастрюльке, стерлядь кусками, переложенными раковыми шейками и свежей икрой? А яйца-кокотт с шампиньоновым пюре в чашечках? А филейчики из дроздов вам не нравились? С трюфелями? Перепела по-генуэзски?
М. Булгаков
Мастер и Маргарита

За всю историю человечества придумано всего ДВА принципиально разных способа приготовления пищи:
Прогрев пищи путем непосредственной теплопередачи (возможно с привлечением конвекции).
(варка на пару, варка в кастрюле)
Прогрев пищи путем инфракрасного облучения.
(жарка шашлыка на углях)
Способы приготовления пищи

Майкл Фарадей (1791-1867)
Время: 1831 год
Место: Англия
Открытие:
закон электромагнитной индукции
Суть: в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, возникают вихревые (замкнутые) индукционные токи, называемые токами Фуко. В результате их протекания выделяется тепло. При определенных частоте и амплитуде изменения магнитного поля тепла оказывается достаточно для плавления металлов
Результат:
появление электроплавильных печей
Лирическое отступление

Время: 60е годы ХХ-го века
Место: околоземная орбита
Проблема: недостаточное питание космонавтов “из тюбиков”
Но: земные способы готовки не подходят из-за
необходимости кислорода
невесомости (почему? :) )
Выход: появление кухонного аналога электроплавильной печи (все продукты во многом состоят из воды, вода – электролит, значит проводит ток!)
А через 100 лет…

Переменное магнитное поле? – Электромагнитные волны!

При создании печи стояло 2 проблемы:
Не всякая э/м волна зажарит кусок мяса
(светить на отбивную фонариком бесполезно, максимум - она позеленеет. :))
Волну, способную зажарить мясо, надо куда-то “запереть”, чтобы она не натворила бед.
Куда? – В резонатор (как звук в скрипке)
Требования к резонатору:
на длине “ящика” должно укладываться целое число длин полуволн
“ящик” должен быть металлическим
Что общего у СВЧ-печи и скрипки?

Резонатор + миниатюрные излучатели =
СВЧ-печь!
(СВЧ – сверхвысокочастотное излучение)
Параметры:
стандартная частота излучения:
ν = 2450 МГц
длина волны: λ = с/ν ≈ 12,2 см
Венец творения

Положим в печь (в специальной посуде!) большой замороженный кусок мяса. Включим печь. Что будет?
Мясо снаружи зажарилось, а внутри даже не разморозилось. Почему?
Версии:
неравномерное распределение э/м поля внутри печи
Но: столик вращается, что приводит к усреднению действия свч-поля по объему
скин-эффект…
Не работает!

Скин-эффект – свойство высокочастотных токов протекать лишь в поверхностном слое проводника.
Причина: э/м поле, попав внутрь проводника, приводит в движение электроны, возникают токи, энергия волны расходуется на тепловые потери
Результат: глубина проникновения поля в проводник зависит от частоты и удельной проводимости проводника следующим образом
Скин-эффект

Мамонта в студию!
Удельная проводимость меди (хорошего проводника): σ = 6x107 Ом-1 х м-1
Глубина проникновения для меди:
Удельная проводимость мышечной ткани: σ = 2,5 Ом-1 х м-1
Для мамонта в СВЧ-печи глубина проникновения :
СВЧ-печь: ω = 2450 МГц
Поджарится только кожа!!!

Задача: сварить в микроволновке яйцо
Ход процесса:
поместим яйцо в печь
включим печь
по жидкому содержимому внутри яйца начинают течь токи Фуко
содержимое резко нагревается
давление повышается
скорлупа лопается
ВЗРЫВ!!!
Что произошло? ;)
Выход: варить яйцо, ПОЛНОСТЬЮ погрузив его в воду
Сварить яйцо просто?

Как же оно работает?
Мощность, выделяемая на источнике:

Как же оно работает?
Тепловые потери на внутреннем сопротивлении и самом продукте:
Тепловые потери на паразитном сопротивлении:

Включим пустую печку?..
Тепловые потери на внутреннем сопротивлении:
Тепловые потери на паразитном сопротивлении:
Включение пустой печи ведет к выходу из строя излучающих элементов!!!

Гусь, запеченный в фольге?
Тепловые потери на внутреннем сопротивлении:
Металлические предметы, помещенные в камеру микроволновой, печи приводят к короткому замыканию генератора!!!

Труба зовет!
Оцените, глубоко ли проникают радиоволны в мозг говорящего по сотовому телефону GSM?
ν ~ 1800 МГц