Kurze Frage zur Mikrowelle

mocx · Gast

Eigentlich ne ganz kurze Frage:

Auf Wikipedia lese ich zur Elektronenpolarisation folgendes:

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

Das mit der Mikrowelle funktioniert nur gut bei Molekülen (meist Wassermolekül), mocx.

Andererseits besteht die Mikrowelle auch nur aus Photonen, die einzelne Atome ein klein wenig beschleunigen können. Nur ich glaube, das ist gegenüber der Erwärmung der Wassermoleküle durch Reibung zu vernachlässigen.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

"Ein ganz anderer Mechanismus wirkt, wenn Mikrowellen auf Moleküle treffen, die ein elektrisches Dipolmoment besitzen und dieser Dipol sich drehen kann. In gefrorenem Wasser (Eis) ist wegen der Kristallstruktur nur die erste Bedingung erfüllt. In flüssigem Wasser sind die Wasserstoffbrücken dagegen sehr kurzlebig, in der Größenordnung von 200 fs (Femtosekunden).[3] Die häufigen Rotationsbewegungen der Moleküle folgen tendenziell dem äußeren elektrischen Wechselfeld, entnehmen ihm also im Mittel Energie, die Temperatur des Garguts erhöht sich."
http://de.wikipedia.org/wiki/Mikrowellenherd

mocx · Gast

Danke euch beiden für die Antworten!

Also hab ich das richtig verstanden, dass bei der Elektronenpolarisation, nie Wärmeenergie auftritt (Elektronenpolarisation ist immer vorhanden), sondern lediglich bei der Ionen- und Orientierungspolarisation?

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Na ja.. nie wuerde ich nicht sagen. Und diese ganzen Aussagen sind auch frequenzabhaengig. Worauf es Dir letztlich ankommt ist der Imagniaerteil der komplexe Permitivitaet, da der Dir Aussagen über die Absorption von EM-Strahlung mach. Bei Wasser liegt dessen Maximum ungefähr im 10GHZ-Bereich.
http://de.wikipedia.org/wiki/Dielektrische_Erwärmung#Funktion
http://images.remss.com/papers/ssmi/the_complex_dielectric_constant_of_pure_and_sea_water_from_microwave_satellite_observations.pdf (Fig 3, S.36)

mocx · Gast

Bevor ich alles durcheinander werfe, fass ich mal einiges zusammen:

Die Permittivität ist frequenzabhängig wenn ein elektrisches Wechselfeld anliegt. Es folgt eine ständige Umpolarisierung, d. h. die induzierten Dipolmomente ändern ständig ihre Richtung (bewegen sich also). Diese Bewegungen sind je nach Art der Materie unterschiedlich gedämpft - es entsteht eine Phasenverschiebung zwischen der Anregung (elektrisches Wechselfeld) und der Orientierung der Dipole.

Beschrieben wird dieser Vorgang durch:

Wenn ich mir nun die Gleichung anschaue, entstehen bei frequenzabhängigen Vorgängen also immer kontiuerlich Wärmeverluste, weil das Polarisationsfeld ständig die Richtung ändert. Wenn ich dann zurück zu meiner Ausgangsfrage kehre, kann ich diese Wikipedia Aussage immer noch nicht verstehen.

Fig. 3 auf Seite 36:

Je mehr die Frequenz steigt, desto mehr strebt die Permittivität der null zu. Also verschwindet dann die Orientierungspolarisation.

Ich hab hier totale Verständnisblockaden ... wenn die Frequenz immer mehr wird, müssten die Verluste doch zunehmen. Wieso fällt die Polarisation da aus?

Hoffe mal das sind nicht zuviele Fragen aufeinmal ..

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Um zu verstehen wieso das so ist, musst Du vermutlich das Paper (und Referenzen dadrin) durchlesen und gucken wie die auf ihre Gleichungen kommen.

Im wesentlichen ist der Imaginaerteil der Permittivitaet geben durch:
http://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity#Lossy_medium
und
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric#Debye_relaxation
Beide Anteile fallen für grosse Frequenzen ab...

mocx · Gast

Ich hab mir deinen englischen Wikipedialink angeschaut und noch bisschen in Büchern rumgeblättert, ich hoffe ich bin jetzt etwas schlauer:

Die Dipole können sich dem wechselnden Feld bei hohen Frequenzen nicht mehr anpassen - und fallen somit aus. (Ganz vereinfacht dargestellt)

Die Orientierungspolarisation fällt als erstes aus, weil bei dieser Polarisation die permanenten Dipole, die vorher in alle mögliche Richtungen statistisch verteilt waren, sich in Richtung des E-Feldes ausrichten. Bei einem Wechselfeld, wollen sich die Dipole ständig in Richtung des Feldes orientieren - Da hier aber im Gegensatz zu anderen Polarisationsarten, eine Drehbewegung der Dipole erfolgt - ist die Umpolarisierungsgeschwindigkeit (also die Ausrichtung in Richtung des Feldes) entsprechend langsamer, bedingt durch das Massenträgheitsmoment. Wenn nun die Frequenz immer höher wird, so wird es den Dipolen aufgrund der Massenträgheit immer schwieriger Fallen dem elektrischen Feld unverzögert folgen zu können.

Bei bestimmten hohen Frequenzen, wird dann eine Frequenz erreicht, bei denen die Dipole dem Wechselfeld nicht mehr folgen können, somit fällt die Orientierungspolarisation schonmal aus.

Ist das denn alles richtig?

Wäre dir aber danbkar wenn du mir noch bei einem Punkt auf die Sprünge helfen könntest!

Zitat von deinem Link:

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

mocx · Gast

Vielen Dank! :)