Микроволновая печь: как магнетрон создаёт волны

Почему разогретая еда местами горячая, а местами холодная

Волны в микроволновой печи создаёт магнетрон. Он превращает электрическую энергию в микроволны частотой 2,45 ГГц с длиной волны 12,2 см, которые по волноводу попадают в рабочую камеру. Отражения от металлических стенок создают области сильного и слабого поля, поэтому еда нагревается неравномерно.

Разогрейте кусок пиццы в микроволновой печи и откусите. Один угол обжигает язык, а участок посередине всё ещё холодный, как из холодильника. В печи нет ни пламени, ни нагревательного элемента. Откуда же берётся этот неравномерный нагрев? Причина в волне длиной около 12 сантиметров, которая заполняет металлический ящик и стоит в нём, образуя неподвижные области сильного и слабого поля.

Модель выше показывает настольную микроволновую печь в натуральную величину. При запуске дверца закрывается, верх становится стеклянным, и печь включается: светящиеся точки выходят из волновода и отражаются от металлических стенок, увеличитель над печью показывает, как начинают поворачиваться молекулы воды, а тепловизор показывает нагрев сыра. Рабочая камера находится слева. Справа расположены детали, создающие волну: высоковольтный источник питания, магнетрон и короткая металлическая труба, называемая волноводом. Можно заменить еду шоколадом, чашкой воды или кубиком льда, перетащить её в другое место, сменить посуду, открыть дверцу или увеличить отверстия в её экране. Сама волна замедлена примерно в 2,45 миллиарда раз, чтобы можно было наблюдать колебания поля.

Магнетрон превращает электричество в волну

Микроволновой печи нужен недорогой источник мощностью несколько сотен ватт, работающий на одной фиксированной частоте. Таким источником служит магнетрон, вакуумная лампа из меди и керамики размером примерно с кулак.

В середине лампы находится катод: нить, которую нагревают до испускания электронов. Вокруг него расположен анод, медный блок с лопатками, направленными внутрь. Высокое напряжение вытягивает электроны от катода к аноду. Если бы больше ничего не происходило, они просто летели бы прямо поперёк зазора, а лампа работала бы как обычный диод.

Два кольцевых магнита меняют картину. Они создают постоянное магнитное поле вдоль оси лампы, перпендикулярно электрическому полю. На движущийся электрон в магнитном поле действует поперечная сила, поэтому вместо прямого полёта наружу он отклоняется и закручивается вокруг катода. Именно поэтому HyperPhysics называет магнетрон прибором со «скрещёнными полями».

Промежутки между медными лопатками образуют объёмные резонаторы. Каждый ведёт себя как крошечный контур с собственной частотой, подобно воздуху в бутылке, если подуть поперёк горлышка. Проходя мимо концов лопаток, вращающиеся электроны перемещают заряд туда и обратно через зазоры на этой собственной частоте и подпитывают колебания энергией. Электроны собираются во вращающиеся спицы; восьми резонаторам соответствуют четыре спицы. Именно их показывают светящиеся точки в модели при включённом режиме Вид внутри. Короткая антенна сверху анода выводит колебания из лампы.

Питание обеспечивают трансформатор, конденсатор и диод. В технической справке University of Michigan напряжение магнетрона оценивается примерно в 4000 вольт, а выходная мощность бытовой печи примерно в 700 ватт. Вентилятор позади магнетрона нужен потому, что лампа превращает заметную долю электрической мощности в тепло, которое необходимо отводить потоком воздуха.

Волновод доставляет волну к еде

Антенна не направлена прямо на еду. Она выступает внутрь прямоугольной металлической трубы, волновода, который подводит волну к отверстию в боковой стенке камеры. Обычно отверстие закрыто тонкой слюдяной пластиной, пропускающей волну и задерживающей жир.

Металлическая труба проводит волну только при достаточной ширине. Для простейшей структуры поля в прямоугольной трубе предельная проходящая длина волны равна удвоенной внутренней ширине. Труба в модели имеет внутренние размеры стандартного волновода WR-340, 8,64 на 4,32 см, поэтому её длина волны отсечки составляет 2 × 8,64 = 17,28 см. Волна печи длиной 12,24 см короче этого значения, поэтому распространяется. Следующая структура поля потребовала бы длины волны менее 8,64 см, так что проходит лишь одна структура, упорядочивающая подачу энергии.

Внутри трубы картина волны повторяется через каждые

λg = λ / √(1 − (λ / 2a)²) = 12,24 / √(1 − (12,24 / 17,28)²) = 17,3 см,

что немного больше, чем в свободном пространстве. Стрелки в волноводе показывают движение этой картины к камере.

Стоячая волна заполняет камеру

Почему 2,45 ГГц? Радиодиапазоны распределены между пользователями, и некоторые выделены для промышленного, научного и медицинского оборудования, использующего радиоэнергию не для связи. В США 47 CFR 18.301 включает частоту 2450 МГц с допуском ±50 МГц в число таких диапазонов, и бытовые печи используют её.

Длина волны следует из частоты:

λ = c / f = 299 792 458 м/с ÷ 2 450 000 000 Гц = 0,1224 м, или 12,2 см.

Стенки камеры металлические, а металл отражает микроволны. Волна, достигшая задней стенки, возвращается, встречает следующую входящую волну, и они складываются. В некоторых местах они всегда гасят друг друга. Это узлы, где поле почти не меняется. Посередине между ними волны всегда усиливают друг друга, и поле колеблется сильнее всего. Это пучности. Картина не перемещается, а стоит, откуда и название стоячей волны. Вдоль любой одной линии узлы разделены половиной длины волны, 6,12 см.

В замкнутой камере могут существовать лишь определённые стоячие волны, называемые модами. Камера модели имеет ширину 29,49 см и глубину 31,28 см. Эти размеры выбраны так, чтобы две моды точно соответствовали волне частотой 2,45 ГГц. Для моды с m полуволнами по ширине a и p полуволнами по глубине d выполняется условие

(m / a)² + (p / d)² = (2 / λ)².

При m = 1 и p = 5: (1 / 0,2949)² + (5 / 0,3128)² = 11,50 + 255,51 = 267,0 на квадратный метр, а (2 / 0,12236)² = 267,2. При m = 3 и p = 4: 103,5 + 163,5 = 267,0. Обе моды резонируют на частоте 2,449 ГГц, отличающейся от частоты магнетрона менее чем на 0,1 процента. Оранжево-синяя карта на дне камеры представляет смесь этих двух мод, а стрелки над ней показывают колебания поля вверх и вниз.

Измерение скорости света расплавленным сыром

Известный кухонный опыт использует эту картину. Уберите поворотный стол, поставьте тарелку с сыром или шоколадом, ненадолго включите печь и измерьте расстояние между расплавленными пятнами. Если они разделены половиной длины волны, то

c = 2 × расстояние × f.

В модели полосы вдоль глубины создаёт мода с пятью полуволнами на 31,28 см, поэтому расстояние между ними равно 31,28 ÷ 5 = 6,26 см. Удвоив его и умножив на 2,45 ГГц, получим 3,07 × 10⁸ м/с, на 2,3 % больше истинной скорости света. Небольшая погрешность реальна, и её полезно понять. Волна этой моды идёт не строго от передней стенки к задней, а пересекает камеру под углом около 12°, поэтому полосы вдоль одной стенки разделены чуть большим расстоянием, чем 6,12 см для прямо идущей волны. Линейка слева на дне камеры показывает оба варианта: оранжевые отметки через 6,12 см и чёрные в узлах полос. У дальней стенки расхождение достигает почти 7 мм.

Поэтому аккуратный вариант опыта предполагает измерение нескольких пятен и усреднение, а результат в пределах нескольких процентов от 3 × 10⁸ м/с считается успешным.

Экспонат позволяет выполнить измерение. Выберите Шоколад, выключите поворотный стол и нагревайте около 20 секунд. В сильном поле шоколад светлеет и блестит по мере плавления. Нажмите на два соседних расплавленных пятна в одном прямом ряду вдоль длинной стороны плитки: индикатор покажет расстояние и произведение удвоенного расстояния на 2,45 ГГц. В рядах примерно в 5 см по обе стороны от середины, где нагревает только мода с пятью полуволнами, соседние пятна разделены 6,25 см, а результат равен 3,06 × 10⁸ м/с, примерно на 2 % выше истинного значения. Вдоль середины плитки вторая мода добавляет собственные пятна, и две расплавленные области могут оказаться на расстоянии целой длины волны, что даёт почти вдвое завышенный ответ. Настоящий шоколад создаёт ту же ловушку.

Что меняет поворотный стол

Установите время нагрева 40 секунд при выключенном поворотном столе. Над пучностями на сыре появляются оранжевые полосы и пятна, некоторые достигают 100 °C, тогда как полоски над узлами остаются близки к 20 °C. Расчёт энергии без ограничения температуры даёт среднее 58 °C; отображаемое среднее может быть ниже из-за температурного предела.

Теперь включите поворотный стол. Сама волна не изменилась: горячие и холодные места по-прежнему неподвижны относительно печи. Меняется то, что каждая частица сыра движется по окружности и проходит через несколько таких мест. Её нагрев усредняется вдоль окружности, поэтому полосы размазываются в кольца. Через те же 40 секунд самая холодная часть сыра имеет температуру около 49 °C, а самая горячая около 93 °C: диапазон 44 градуса вместо 80. Средняя поступившая энергия без ограничения одинакова в обоих случаях. Отображаемая средняя температура может различаться, потому что температура ячеек ограничена 100 °C.

Центр тарелки не движется, поэтому поворотный стол ему не помогает. Какое поле находится в середине печи, такое и получает середина тарелки. В некоторых печах вместо поворотного стола используют металлический перемешиватель поля: медленно вращающуюся лопасть возле входа энергии. Он меняет саму картину поля, а не перемещает еду через неё.

Как поле превращается в тепло

FDA объясняет, что микроволны заставляют молекулы воды в еде колебаться, и это создаёт тепло. Увеличенная панель модели показывает смысл этого объяснения. Молекула воды изогнута: атом кислорода находится в вершине угла, а два атома водорода на концах. Электроны проводят больше времени возле кислорода, поэтому кислородный конец слегка отрицателен, а водородный слегка положителен. Такая молекула представляет собой электрический диполь, и электрическое поле поворачивает её положительным концом вдоль поля.

В печи поле совершает 2,45 миллиарда циклов в секунду, поэтому молекулы тянет то в одну, то в другую сторону. Они не могут свободно следовать за ним, поскольку каждая сталкивается с соседями и образует с ними связи. Повороту мешают, движение становится беспорядочным, а это беспорядочное движение и есть тепло. На панели молекулы качаются вместе с полем и сильнее дрожат по мере нагрева сыра.

Поэтому еда не нагревается изнутри наружу. FDA отмечает, что в толстых продуктах внешние слои нагреваются преимущественно микроволнами, а середина преимущественно теплом, которое проводится внутрь от горячей внешней части.

Почему экран дверцы удерживает волны

Дверца должна позволять заглянуть внутрь. Решение представляет собой металлический лист с множеством маленьких отверстий за стеклом. Длина волны света составляет около половины микрометра, и он легко проходит сквозь отверстия. Длина микроволны равна 12,2 см, а отверстие диаметром 2 мм примерно в 60 раз меньше.

Отверстие ведёт себя как очень короткая труба. Как и волновод, труба проводит лишь волны короче своей длины волны отсечки. Для круглого отверстия эта длина примерно в 1,7 раза больше диаметра, здесь 3,4 мм. Волна печи в 36 раз длиннее предельной длины волны, при которой возможно прохождение. Внутри отверстия поле может лишь затухать: примерно в e раз за каждые полмиллиметра. Справка University of Michigan формулирует правило прямо: микроволны не проходят через металлический экран, если размер ячейки намного меньше длины волны.

Федеральные нормы определяют допустимую утечку. Согласно 21 CFR 1030.10, плотность мощности на расстоянии 5 см снаружи печи не должна превышать 1 милливатт на квадратный сантиметр при продаже и 5 милливатт на квадратный сантиметр после неё. Тот же стандарт требует как минимум две защитные блокировки, выключающие магнетрон при открытии дверцы. FDA добавляет, что показание падает примерно до одной сотой при удалении с 2 дюймов (около 5 см) до 20 дюймов (около 50 см), и рекомендует не использовать печь с погнутой или неплотно закрывающейся дверцей.

Ползунок Отверстия дверцы превращает увеличитель в разрез экрана дверцы в натуральную величину, с волной длиной 12,2 см, приходящей изнутри. Для каждого размера отверстия индикатор показывает длину волны отсечки, в 1,706 раза больше диаметра, и оценку ослабления волны одним отверстием: 20 log10(λ / 2d) децибел для щели, намного меньшей длины волны, по распространённому инженерному приближению, плюс 32 t / d децибел для отверстия глубиной t, что следует из отсечки. Для отверстий 2 мм в листе толщиной 1 мм получается около 46 дБ, то есть примерно 40 000 раз по мощности. Около 50 мм оценка падает ниже 3 дБ, а при половине длины волны, 61 мм, экран перестаёт работать: увеличитель показывает проходящую волну, и точки вылетают через дверцу. Это модельные значения для одного отверстия; реальный экран содержит тысячи отверстий, а по краю дверцы также устроен дроссель.

Почему вилка искрит

Экран дверцы тоже металлический, так почему вилка опасна? Разница в форме. Плоский гладкий лист с маленькими отверстиями спокойно отражает волну. У вилки четыре тонких зубца с острыми концами.

В поле печи электроны в металле движутся туда и обратно миллиарды раз в секунду. Они скапливаются на остриях и краях, и поле возле острого конца становится намного сильнее, чем в остальной печи. Физик Aaron Slepkov рассказал Live Science, что оно может стать достаточно сильным, чтобы отрывать электроны от молекул воздуха. Ионизированный воздух поглощает микроволны ещё сильнее воды, поэтому искра получает всё больше энергии и растёт. Включите в модели Вилка в печи, чтобы увидеть искры между концами зубцов.

University of Illinois Physics Van предупреждает, что искры от проволочных завязок и других острых металлических предметов могут вызвать пожар, а металл возле стенок печи может образовать дугу до них. Если заметили искры, остановите печь и выньте металл после её выключения. Live Science отмечает, что гладкая плоская фольга может вовсе не искрить, тогда как смятая быстро даёт искры; поэтому инструкции часто допускают небольшие гладкие кусочки для экранирования. Всегда следуйте инструкции к своей печи; FDA также отмечает, что некоторые печи нельзя включать пустыми.

Расчёт количества тепла

Модель предполагает, что сыр поглощает 600 Вт: округлённое значение ниже 700 Вт, указанных в справке Michigan для типичной печи. Сырный диск имеет диаметр 22 см и толщину 6 мм, поэтому его объём равен π × 0,11² × 0,006 = 2,28 × 10⁻⁴ м³. При плотности 1100 кг/м³ это 0,25 кг. При удельной теплоёмкости 2,5 кДж на килограмм на кельвин нагрев на один градус требует 627 Дж. Поэтому средняя скорость нагрева составляет

600 Вт ÷ 627 Дж/К = 0,96 К в секунду.

Без температурного предела 40 секунд повысили бы среднюю температуру на 38 К, с 20 °C до 58 °C. Отображаемое среднее вычисляется после ограничения каждой ячейки, поэтому может быть ниже. Самая горячая пучность получает в 3,2 раза больше среднего, поэтому достигает 100 °C примерно за 26 секунд. Модель ограничивает каждую точку температурой 100 °C и обозначает избыточную дозу энергии коричневым цветом. Реальное испарение требует скрытой теплоты, а реальное подрумянивание зависит от влажности и температуры поверхности; ни один из процессов здесь не рассчитывается.

Что модель не учитывает

Карта нагрева использует лишь две моды, складывая их как картины нагрева, а не как интерферирующие волны. В настоящей печи, особенно с едой внутри, много мод, и сама еда преломляет и поглощает волну. Поле модели везде направлено строго вверх; в реальной камере у него есть составляющие во всех направлениях. Сыр проводит тепло, поэтому реальные горячие пятна имеют более размытые края. Значения 600 Вт, плотности и удельной теплоёмкости представляют собой округлённые предположения для мягкого сыра, а не измерения. Скорость поворотного стола, один оборот за 12 секунд, выбрана для модели. Магнетрон нарисован с восемью лопатками и упрощёнными связками; число и расположение лопаток реальных ламп различаются.

Другие модельные значения: сыр поглощает 75 % заданной мощности (600 Вт при 800 Вт), шоколад четверть этой доли из-за малого содержания воды, чашка воды 70 %, что можно менять в калькуляторе. Коэффициент положения маленького предмета равен 0,35 плюс произведение 0,65 на местное поле, так что в среднем по центральной части дна он равен 1. Лёд поглощает 5 % того, что поглощала бы вода, пока не растает. Керамическая посуда забирает 5 %, а стальная миска пропускает 12 %. Децибелы экрана дверцы вычисляются по приведённому выше приближению для одного отверстия. Светящиеся точки, отскакивающие от стенок, показывают отражения; картина нагрева определяется стоячей волной, а не случайными траекториями точек. Тепловые цвета деталей печи иллюстративны.

Растаявший батончик в 1940-х

Магнетрон был компонентом радаров военного времени. По данным National Inventors Hall of Fame, Percy Spencer из Raytheon Company нашёл более простой способ изготовления магнетронов, подняв выпуск с 17 до 2600 в день. APS News описывает, как он штамповал тонкие медные секции и складывал их стопкой вместо вытачивания каждой лампы из цельного металла.

И APS News, и Lemelson-MIT Program рассказывают историю шоколадного батончика. Стоя возле работающего магнетрона, Spencer заметил, что батончик в его кармане растаял. Он попробовал кукурузные зёрна, которые раскрылись, а по данным APS News, ещё и яйцо, которое взорвалось. Raytheon подала патентную заявку на приготовление пищи микроволнами 8 октября 1945 года. Патент США 2,495,429, «Method of treating foodstuffs», был выдан 24 января 1950 года, изобретателем указан Spencer.

Первые коммерческие печи назывались Radarange. Lemelson-MIT относит их к 1947 году, а APS News к 1946, так что источники расходятся. Оба описывают машины высотой почти шесть футов (около 1,8 м) и массой около 750 фунтов (около 340 кг). APS News добавляет, что изобретение впервые стало доступно публике в январе 1947 года в автомате по продаже хот-догов на Grand Central Terminal в Нью-Йорке.

Сколько времени нужно чашке воды?

Отдельный расчёт помогает увидеть разницу между номинальной и поглощённой мощностью. Пусть в чашке 250 г воды с начальной температурой 20 °C, а цель составляет 80 °C. Примем постоянную удельную теплоёмкость 4,18 Дж/г·К как округлённое приближение для этого диапазона. Требуемое повышение температуры равно 60 К, поэтому воде нужно

Q = mcΔT = 250 × 4,18 × 60 = 62 700 Дж.

Предположим, что номинал печи составляет 800 Вт выходной микроволновой мощности, а не 800 Вт потребляемой электрической. Если бы каждый джоуль этой энергии нагревал воду, потребовалось бы 62 700 ÷ 800 = 78,4 секунды. При условном коэффициенте передачи энергии в нагрузку 70 % вода получает 560 Вт, а время составляет 62 700 ÷ 560 = 112 секунд. Этот коэффициент принят для примера, а не измерен для каждой печи. Он не включает потери превращения электричества в микроволны, уже учтённые различием входного и выходного номиналов.

При предполагаемой передаче 50 % тот же расчёт даёт 400 Вт и 157 секунд. Примеры объясняют, почему одной мощности недостаточно для точного предсказания времени нагрева. Чашка тоже поглощает энергию, а тепло уходит в комнату. Количество воды и геометрия сосуда меняют связь нагрузки с камерой. Расчёт пренебрегает этими потерями и предполагает хорошо перемешанную воду с равномерной температурой. Это не инструкция по приготовлению и не гарантия равномерного нагрева конкретной чашки.

Блок Ваша микроволновая печь под органами управления выполняет этот расчёт для вашей печи: введите выходную мощность с её этикетки, время, количество воды, начальную температуру и долю энергии, достигающую воды. Нагрев на сцене ставит чашку с теми же параметрами на поворотный стол туда, где среднее поле вдоль её окружности равно общему среднему, поэтому на сцене достигается та же температура. На сцене чашку также можно перетаскивать в горячее или холодное место при выключенном столе, меняя скорость нагрева; индикатор показывает поле у чашки как кратное среднему (модельное значение).

FDA предупреждает, что вода, нагреваемая отдельно в чистой чашке, может перегреться выше точки кипения без пузырьков и резко вскипеть при перемещении чашки или добавлении чего-либо. Добавление растворимого кофе или сахара до нагрева значительно снижает риск. Когда чашка на сцене достигает 100 °C, индикатор повторяет этот совет. Нагревайте воду короткими интервалами, перемешивайте и давайте постоять, а не проверяйте расчёт длительными включениями.

Как глубоко проникает энергия

Длина волны 12,2 см в воздухе не означает, что микроволны проникают на 12,2 см в любую еду. Внутри материала с потерями поле ослабляется, а длина волны тоже меняется. Глубиной проникновения по мощности обычно называют расстояние, на котором мощность распространяющейся микроволны падает до 1/e начального значения, примерно 37 %. Это не резкая граница, за которой нагрев внезапно прекращается. На удвоенной глубине в простой экспоненциальной модели остаётся около 14 %.

Gezehegn и коллеги измерили свойства воды для систем микроволновой обработки пищевых продуктов. На частоте 2450 МГц глубина проникновения по мощности в очищенной воде составляла 19 мм при 23 °C. В условиях обработки этого исследования указанная глубина выросла до 118 мм при 120 °C. Повышенную температуру не следует воспроизводить в открытой кухонной чашке. Сравнение показывает сильную зависимость проникновения от температуры материала; значение при комнатной температуре нельзя без изменений переносить на горячий промышленный процесс.

Еда добавляет сложности. Растворённые ионы вносят вклад в диэлектрические потери, а блюдо содержит области с разной влажностью. Обзор Vollmer описывает ионный нагрев солёной пищи наряду с откликом диполей воды. Полученная глубина проникновения не представляет собой универсальную характеристику на этикетке печи. Толстая порция может получать микроволновую энергию внутри объёма, но всё ещё зависеть от теплопроводности для прогрева плохо нагретой середины. Накрывание, перемешивание, где оно уместно, и соблюдение указанного времени выдержки решают разные стороны этой задачи.

Замороженная пища даёт полезное сравнение. Во льду молекулы воды связаны кристаллической решёткой, поэтому их диполи гораздо менее свободно откликаются на микроволновое поле. Жидкая вода сильнее поглощает на рабочей частоте. Поэтому небольшой оттаявший участок может нагреваться быстрее соседнего замороженного. Горячий край рядом с ледяной серединой не доказывает, что волна выбирала самое холодное место. Прерывистый режим размораживания оставляет время для передачи тепла между участками. Экспонат не рассчитывает плавление, скрытую теплоту или изменения диэлектрических свойств, поэтому цвета сыра не следует использовать для предсказания времени оттаивания замороженного блюда.

Что может установить измерение на шоколаде

Учебный опыт University of Waterloo описывает выявление нагретых пятен неподвижным шоколадом. Вывод требует дополнительного предположения: сравниваемые пятна должны представлять соседние пучности подходящей стоячей волны. Расплавленные участки фиксируют температуру, а не дают прямой снимок мгновенного электрического поля. Пока образец нагревается, тепло распространяется, а несколько мод могут располагать соседние максимумы ближе или дальше, чем предполагает простая картина с половиной длины волны.

Для условного расстояния 6,0 см элементарный расчёт даёт 2 × 0,060 × 2,45 × 10⁹ = 2,94 × 10⁸ м/с. Если определение центра широкого пятна оставляет неопределённость расстояния 0,5 см, относительная неопределённость уже равна 0,5 ÷ 6,0, около 8 %. Большое число десятичных знаков лишь скрыло бы эту неопределённость. Измерение по нескольким равномерно расположенным пятнам может уменьшить погрешность линейки, но не устраняет неверное определение моды.

В этом экспонате показанное расстояние между полосами 6,26 см относится к конкретной моде камеры, тогда как 6,12 см составляет половину длины волны в воздухе. Эта разница намеренная. Кажущееся хорошее совпадение с принятой скоростью света не доказывает, что все соседние расплавленные пятна соответствуют одной геометрии. Пользуйтесь экранной линейкой для сравнения, не разбирая прибор. Никогда не обходите блокировку дверцы и не открывайте высоковольтный отсек; рисунок магнетрона представляет модель, а не руководство по ремонту.

Лёд рядом с водой

Выберите Кубик льда. Кубик массой 30 г начинает с −18 °C и в модели поглощает лишь 5 % энергии, которую поглощала бы такая же масса жидкой воды. Обзор Vollmer объясняет причину: на частоте 2,45 ГГц коэффициент потерь льда примерно в тысячу раз меньше, чем жидкой воды, потому что закреплённые в кристалле молекулы почти не могут поворачиваться. 5 % представляет модельное значение, заменяющее тонкие плёнки талой воды на настоящем кубике. Достигнув 0 °C, кубик начинает таять, и каждый грамм талой воды сильно поглощает энергию, поэтому плавление само ускоряется. С включённым тепловизором видно, как кубик остаётся тёмным, а лужица вокруг светлеет. Это то же самоусиление, из-за которого замороженное блюдо остаётся ледяным в одном месте и кипит в другом, и причина периодического включения и выключения магнетрона при размораживании.

Металл на сцене

Ползунок Посуда меняет то, в чём лежит еда. Стекло и керамика пропускают микроволны, как объясняет FDA, и нагреваются только от еды. Стальная миска отражает их: в модели еда в ней поглощает 12 % обычной мощности (модельное значение), а индикатор предупреждает, что металл возле стенок может искрить. FDA не рекомендует металлическую посуду и алюминиевую фольгу по той же причине: неравномерное приготовление и возможное повреждение печи. Вилка в печи показывает другую проблему, острые концы. При появлении искр остановите печь; одно из заданий просит сделать это за три секунды.

Что сравнить на экране

Перед сравнением настроек приостановите воспроизведение, чтобы время нагрева не менялось между наблюдениями. Выключите Поворотный стол, установите Время нагрева на 20 секунд и запишите диапазон температуры сыра. Затем выберите 40 секунд. До достижения температурного предела расчётная доза в неподвижной точке растёт пропорционально времени. После достижения 100 °C отображаемая температура точки перестаёт расти, а её цвет темнеет. Этот цвет обозначает избыточную дозу, а не расчёт химии корочки.

Сравните то же время нагрева с включённым Поворотным столом. Движущаяся еда проходит неподвижное поле по окружностям. Она не вращает стоячую волну камеры. Минимальная и максимальная температуры лучше показывают равномерность, чем одно среднее; отображаемое среднее также зависит от температурного предела модели. Точка точно на оси вращения не может попасть в другое место.

Тепловизор окрашивает каждую поверхность по температуре от тёмной при 15 °C до белой при 100 °C, как тепловизор с диапазоном, выбранным для еды. Магнетрон и трансформатор нагреваются при работе печи. Мощность задаёт выходную мощность печи; индикатор показывает, сколько поглощает еда в модели. Показ поля скрывает стрелки и точки отражений, чтобы еду было легче рассмотреть. Отверстия дверцы переключают увеличитель на экран дверцы в натуральную величину, описанный выше. Нажатие на дверцу открывает её, а блокировка немедленно останавливает печь.

Ни один из этих органов управления не меняет рабочую частоту. Сравнение настроек проверяет только эту модель; оно не удостоверяет уровень утечки реальной печи и не устанавливает, что еда достигла безопасной температуры подачи.