¿Qué tan eficiente es un horno de microondas para convertir la energía eléctrica en radiación de microondas y luego transferir la energía a la comida?

Gracias por el A2A.

La primera parte de la pregunta es bastante fácil de responder. El magnetrón en su forma más simple es una cavidad metálica cilíndrica con el cátodo alimentado al interior a través de un orificio en la cara circular del cilindro. La eficiencia del magnetrón se decide por la colisión de electrones del cátodo en el cuerpo del cilindro, que es el ánodo. Con qué frecuencia ocurren estas colisiones, y qué tan sostenidos pueden ser los campos eléctricos y magnéticos cuando se generan, decide la eficiencia.

Un magnetrón moderno puede dar una eficiencia de aproximadamente 65% en promedio. Esto significa que si se alimenta al dispositivo 1 kW de alimentación de red, se pueden esperar 650 W de potencia de microondas (suponiendo una alta eficiencia del rectificador / regulador).

En lo que respecta a la transferencia de energía a los alimentos en forma de calor, esto es un poco más difícil para mí opinar. Aunque, con el tiempo, diría que hay dos formas en que se puede modelar la comida: una forma agrupada o una forma distribuida. En cualquier caso, el calentamiento por microondas ocurre de adentro hacia afuera. Un modelo agrupado puede ser más simple de percibir ya que el tamaño de los alimentos es pequeño en comparación con la longitud de onda; en cuyo caso la calefacción puede ser más o menos la misma en el interior de nuestro exterior.

El modelo distribuido es cuando el tamaño de los alimentos se vuelve comparable o mayor que la longitud de onda de las microondas. Puede ser necesario formar una línea de transmisión equivalente a la comida, y en tal caso, analizar dos factores: el factor de atenuación y el factor de propagación de la onda. Dado que está destinado a que la energía de microondas se disipe en los alimentos, el factor de atenuación debe ser bastante alto. El conocimiento de estos puede proporcionar una mejor información de la eficiencia de la conversión.

DG

La primera parte de su pregunta es fácil de responder: aproximadamente el 55% de eficiencia, es decir, 1000 W de salida de microondas requiere aproximadamente 1820 W de entrada de energía eléctrica. La segunda parte de sus preguntas es imposible de responder porque depende de tantos factores diferentes: la masa del material que se va a calentar; su volumen, forma, sus propiedades dieléctricas y mucho más. También se ve afectada por la temperatura, por ejemplo, el agua fría, digamos 10 ° C, calienta mucho más que el agua más caliente, digamos 20 ° C. Esto se debe a que el factor de pérdida dieléctrica del agua fría es mucho mayor que el del agua caliente. Entonces no hay una respuesta fácil a tu pregunta.

La eficiencia de un magnetrón es de alrededor del 82%, pero los valores van del 60 al 88%. Si la comida está en el horno cerrado, entonces las microondas rebotan en el interior y se reflejan en las paredes hasta que son absorbidas por la comida, principalmente. Si tienes una pequeña cantidad de comida, absorbes una pequeña cantidad de microondas, si tienes un gran trozo de comida, absorberá más porque la comida absorberá un poco de energía a lo largo del camino de la ola a través de la comida. . Tal vez 5-10% de la energía se absorbe en un solo paso a través de la comida. El azúcar, la grasa y el agua absorben más que la celulosa o el plástico o el hielo. Entonces depende de la comida responder la pregunta correctamente. 4 pulgadas de agua absorberán la mitad de la energía de microondas en una pasada. Aproximadamente.

Sospecho que la respuesta de William es más precisa si se considera solo el magnetrón. Pero la mayoría de las microondas tienen cargas auxiliares como señaló Oguz. En términos generales, la energía entra en los elementos que crean calor: las luces, los motores, el propio magnetrón y, por supuesto, la comida.

La conclusión es que los hornos de microondas son mucho más eficientes que los hornos convencionales. En un microondas, la comida se calienta mucho, mientras que los componentes del horno calientan muy poco.