¿Funciona un microondas doméstico emitiendo una onda electromagnética a la misma frecuencia que un enlace OH en el agua?

Una vez me dijeron que las microondas funcionan excitando las moléculas de agua en los alimentos. También que esto funcionó porque la frecuencia en el microondas era la misma que en el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno en la molécula de agua. Esta coincidencia de frecuencia similar conduce a que la molécula se energice, liberando calor en la comida.

Mi pregunta es: ¿cómo funcionan los microondas? ¿Algo de este 'rumor' tiene alguna base en hechos científicos?

También escuché que las moléculas solo pueden absorber ciertas frecuencias de luz, dependiendo de la función de onda de sus electrones, pero desafortunadamente no puedo encontrar ninguna referencia en este momento.
Gracias @udiboy, eso sugiere que no es una correspondencia directa de la frecuencia, sino el comportamiento de alineación de un enlace dipolar en un campo electromagnético, y un campo electromagnético oscilante hace que las moléculas que contienen el dipolo giren liberando calor.
Pero eso todavía no explica por qué solo se calienta con microondas. Las oscilaciones en el campo eléctrico son causadas por cualquier radiación EM. Estoy esperando a que alguien más responda esto.

Respuestas (1)

Su pregunta se reduce a si la absorción EM es un proceso resonante o no, donde resonante significa que corresponde a la energía de alguna excitación de la molécula de agua. La respuesta es que no es un proceso resonante. Los hornos de microondas funcionan a 2,45 GHz, pero las transiciones de energía más bajas de las moléculas de agua son transiciones rotacionales, que tienen energías en el rango de 100 GHz a 1 THz. La energía de los fotones en un horno de microondas es demasiado baja para cualquier absorción resonante.

Google para obtener detalles del espectro de rotación del agua. Encontré ejemplos aquí y aquí .

La radiación EM del horno hace que las moléculas dipolares dentro de él se alineen con el campo eléctrico. A medida que el campo oscila, las moléculas de agua cambian de dirección (a 2,45 GHz). En el agua líquida, las moléculas interactúan fuertemente e intercambian energía entre sí, por lo que la energía del movimiento de volteo se transfiere a la energía de traslación de las moléculas de agua, es decir, calor. Debido a que este no es un proceso resonante, cambiar la energía de microondas en pequeñas cantidades (hasta un orden de magnitud) no hará una gran diferencia en el calentamiento. Como han mencionado algunos de los comentarios, este proceso se llama calentamiento dieléctrico .

@JohnRennie, entonces, ¿por qué no ocurre el calentamiento dieléctrico con luz visible? o cualquier otra frecuencia para el caso?
@udiboy: el calentamiento dieléctrico requiere un movimiento físico de la molécula para alinearla con el campo eléctrico. A frecuencias ópticas, el campo oscila mucho más rápido de lo que las moléculas pueden moverse para responder a él, por lo que los movimientos moleculares no pueden disipar la energía.
@udiboy: Habiendo dicho esto, hay muchas otras formas de absorber la radiación EM. Mi microondas produce alrededor de 800W. Te garantizo que si iluminas una patata con una lámpara de 800 W, se calentará tan rápido como en un microondas de 800 W. Es solo que el mecanismo de absorción será diferente.
Mi memoria de las frecuencias de rotación de resonancia para el agua era mucho más baja de lo que afirmaste. Buscando material publicado encuentro: www.jmpee.org/JMPEE_PDFs/28.../JMPEE-Vol28-4-Pg196-Roberts.pdf que dice que existen resonancias de fase líquida de agua a 17 GHz y que la resonancia de vapor de agua se midió a 23 GHz. También cuestiono su lectura de la primera y segunda citas que parecen indicar frecuencias mucho más bajas asociadas con las transiciones. Varias líneas de absorción están en el área de 20 GHz. (Véase la página 60 de la segunda cita.)
¿Funciona un microondas doméstico emitiendo una onda electromagnética a la misma frecuencia que un enlace OH en el agua?
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