¿Cuál es la frecuencia de resonancia del agua líquida?

Depende de lo que entiendas por resonar.

El agua tiene tres modos vibratorios diferentes: hay frecuencias vibratorias asociadas con estos, pero en realidad no son oscilaciones como una masa en un resorte que estaríamos familiarizados con ver. La página web que vincula tiene algunas 'frecuencias vibratorias' de diferentes moléculas y señala que son significativamente más altas que el rango de microondas de 2,45 GHz.

Entonces, el agua puede ser excitada rotacionalmente por 2.45 GHz; el comportamiento rotacional del agua como moléculas individuales en la fase gaseosa es muy complicado. El agua es un 'rotor asimétrico', que resulta ser el más difícil de entender. En el agua líquida, la rotación se complica aún más por las colisiones entre moléculas adyacentes.

Se utiliza 2,45 GHz porque es una frecuencia estándar que está permitida y no interfiere con los sistemas de comunicaciones autorizados, parte de la banda ISM de 2,4 GHz .

Muchas preguntas y respuestas aquí plantean más ambigüedad sin abordar el principio fundamental subyacente de la interacción microondas-agua. Un microondas calienta (imparte energía cinética) al agua no a través de la resonancia (sería una preposición absurda dado que el agua tiene una frecuencia de resonancia mecánica ridículamente alta) sino más bien a través de la interacción dipolar.

El agua, al ser una molécula polar, se activa por efecto de su momento dipolar (de aproximadamente 2d) en un campo de microondas. Las moléculas resultantes giran y se trasladan rotacionalmente.

Para responder a su pregunta: no, no tiene sentido hablar de una frecuencia resonante de agua a nivel molecular. A esos niveles, el sonido u otras formas de excitación clásica no pueden lograr una resonancia sostenida dada la gran cantidad de modos normales y DOF de las moléculas líquidas.

El agua líquida absorbe microondas en un rango de frecuencia muy amplio. En el líquido muchos efectos contribuyen a este ensanchamiento. Aquí puede encontrar la absorción de microondas del agua líquida. La frecuencia máxima de la absortividad oscila entre 180 GHz a 0C y 9-10 GHz a 100C. Entonces, ¿por qué elegir 2,45 GHz para hornos de microondas? Esto es para asegurar una profundidad de penetración suficientemente grande. Los alimentos y las bebidas deben calentarse durante todo el proceso. A frecuencias demasiado cercanas al máximo de absorción, la superficie se calentaría mucho más que el volumen. Al equilibrar esto con los requisitos de eficiencia, se obtiene una frecuencia mucho más baja de 2,45 GHz.

La molécula de agua resuena a diferentes frecuencias según sus modos de vibración y rotación. Esos modos tienen origen cuántico ya que el movimiento de rotación clásico no tiene transiciones discretas entre diferentes modos. Estas frecuencias de resonancia en conjunto se utilizan como una prueba de sello de las moléculas de agua en la espectroscopia infrarroja . La frecuencia de 2,45 GHz corresponde a una de las energías de transición del modo de rotación de las moléculas de agua líquida.

Para obtener más información, encuentro el artículo de Wikipedia muy instructivo. Para comprender todo el fenómeno, intente aprender sobre resonancia , modos de rotación , espectro de absorción y pérdida dieléctrica .

Lo importante en la idea de la resonancia con el agua es establecer una frecuencia de excitación que haga que las frecuencias naturales se superpongan o superpongan las ondas. Al lograr la superposición de ondas, la amplitud de las oscilaciones tendrá el mayor potencial de romper la molécula en sus constituyentes elementales, creando así átomos libres que pueden recombinarse para formar las moléculas diatómicas deseadas. H2 y O2 Por extraño que parezca, la química y las propiedades de los elementos pueden influir en este proceso, ya que los electrodos utilizados, si están construidos con platino, darán como resultado un mejor rendimiento de la hidrólisis. Este puede ser el resultado de cómo la estructura atómica del platino libera electrones a través de la solución. Se ha observado un proceso similar en ciertas células solares cuando se colocan aleaciones de átomos sobre capas de sustrato de silicio creando una cavidad resonante para mejorar la producción de voltaje a través de la captura de fotones. La explicación proviene del nivel de energía de intercambio de electrones durante los procesos de entalpía que superan la energía de entalpía requerida para romper los enlaces covalentes del H2O.

La resonancia más baja de la molécula de agua es de 22,235 GHz. Esta frecuencia es casi 10 veces superior a la frecuencia de funcionamiento del horno microondas (2,45 GHz).