Si coloco dos tazas de agua en el microondas, una llena y otra casi vacía, ¿por qué la que tiene menos agua termina más caliente al final de un ciclo?

La forma en que funcionan los hornos de microondas es que agitan las moléculas polarizadas, como el agua, a través del proceso de calentamiento dieléctrico. Las moléculas polarizadas intentan alinearse con los campos eléctricos alternos de las microondas emitidas. Nuestra noción de “calor” es simplemente que las moléculas de una sustancia determinada se mueven realmente rápido. Energía térmica = energía cinética interna de un volumen dado de un líquido, gas o sólido.

La razón por la cual el vidrio con menos agua se calienta es porque hay menos moléculas que deban ser excitadas uniformemente en todo el líquido, por lo que la energía del microondas puede aumentar la energía cinética del volumen más pequeño más rápidamente.

Para ponerlo en otro marco de referencia: si tuviera que calentar ambas tazas sobre una llama abierta, el volumen más pequeño también se calentaría más rápidamente. Diferente fuente de energía, pero el mismo razonamiento general.

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Comentarios y correcciones vale la pena subir desde el hilo de Thomas Marquart . (Crédito a quien crédito merece).

Esto no es 100% convincente para mí, ya que supone que toda la energía puede ser absorbida e igualmente por ambas gafas. Pero las microondas usualmente provienen de una fuente al costado del horno. La cantidad absorbida debe depender del área golpeada por las olas, que para un cilindro va linealmente con la altura. Por lo tanto, el vaso medio lleno solo debe recibir la mitad de energía por tiempo que el lleno, lo que significa que deben calentarse igual de rápido.

Buscando la profundidad de penetración de las microondas en el agua, me parece que es de alrededor de 1 cm. De hecho, solo en la superficie se calienta un volumen de agua, lo que naturalmente explica por qué cantidades más pequeñas calientan más rápido. La superficie se escama con el tamaño cuadrado y el volumen con el tamaño en cubos, por lo que la relación entre los dos disminuye con el tamaño, lo que hace que sea más y más difícil de calentar a medida que aumenta el tamaño.

Es la misma razón por la cual los animales grandes pueden vivir más fácilmente en condiciones más frías: menos área (donde se pierde el calor) por volumen.