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奇妙的微波

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微波炉为什么能用来做饭? 微波炉里有一种叫做“微波”的东西,它是一种高频率的电磁辐射,比收音机的电波长度更短。微波有个了不起的性质:它们能被一些物质吸收,却被另一些拒之门外。今天的小活动里,我们要用微波炉煮一煮肥皂,看看微波辐射对不同的物质能产生怎样不同的作用。


关键词

微波辐射

化学极性

偶极旋转


背景

肥皂其实是一群化合物的大杂烩,并且功能也很强大。肥皂里的分子可以分为两个部分,其中一个具有极性,而另一个没有。什么是极性?当一个分子有两个、或更多带不同电荷的区域时,它就是有“极性”的了。水分子就是个很好的例子:氧原子带负电荷,构成一个“负极”;两个氢原子带正电荷,构成“正极”。肥皂里“ 有极”和”无极”的两个部分,能够分别结合水和脏东西,从而把污渍“拽”进水里,这就是肥皂能洗干净脏东西的原理。

一个分子要是具有两个性质截然相反的“极”,微波炉就能让它快速地旋转起来。因为具有极性,像水分子这样的物质,若是放进磁场里,就会以一种规整的形式排列起来。微波辐射能够创造一种摆动的磁场,这样的磁场会不断改变方向(也就改变了正电荷和负电荷的朝向)。要适应这种“振动”,带极性的水分子不得不旋转起来。旋转的分子会产生热量。这个过程名叫“偶极旋转”。“偶极”,就是带两个极的意思。

你有没有用微波炉烧过水?和其他炉子不同,微波炉里的空气在烧水过后并不会那么烫。把点心放进微波炉里加热,酥皮会绵掉,就是这个原因。许多塑料、玻璃和陶瓷容器被打上“微波安全”的标签,也可以用“极性”来解释:构成这些材料物质极性不高,所以,微波炉产生的电磁场变化对它们没什么影响。


材料

·象牙牌(Ivory)肥皂一条(美国宝洁公司开张产品,特点是能浮水,淘宝有卖,不贵)

·市售普通肥皂一条

·两张纸盘

·微波炉

·准备工作

·留心一下包装纸上两块肥皂的重量

·拆掉肥皂的包装

·一张纸盘上各放一条,注意区分


实验开始啦

1 用微波炉将象牙牌肥皂加热两分钟。加热过程中仔细观察,肥皂发生了哪些变化?这是为什么?

2 从微波炉里拿出纸盘。小心别烫了手。

3 普通肥皂用微波炉加热两分钟。继续仔细观察。这和刚才有没有什么区别?为什么会产生这种区别?

4 把纸盘从微波炉里拿出来,还是要当心。


小思考:微波炉加热之前,把两条肥皂分别称一称。哪一条更重?除了个头有大小,还有什么原因,能让一条肥皂比另一条更重?这和我们观察到的现象有关系吗?


观察和思考

象牙牌肥皂产生的泡沫要大大多过普通肥皂。象牙牌肥皂里面有上千个小空泡,这也是为什么它要轻一些的原因。加热之后,小空泡里面的空气膨胀,成为了泡沫里面的泡泡。

不过,空气又是怎么变热的呢?我们之前说过,微波炉是很难将空气加热的。在这里,空气的温度上升是因为肥皂中的极性分子在微波作用下旋转、产生动能,继而升高了温度。空气从融化的肥皂接收到热量,气腔因此膨胀,产生了可观的泡沫。


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