Mikrofale – czy można je wykorzystać tylko w kuchni?

Promieniowanie mikrofalowe jest fragmentem widma elektromagnetycznego zajmującego zakres częstotliwości między falami radiowymi a podczerwienią. Chociaż dokładny zakres mikrofalowy nie jest zdefiniowany, to najczęściej przyjmuje się, że zawiera się on w granicach od 300 MHz do 300 GHz. Temu zakresowi częstotliwości odpowiadają fale o długościach odpowiednio od 1 m do 1 mm.

Mikrofale kojarzą się głównie z zastosowaniami w telekomunikacji (telefonia komórkowa, Wi-Fi, telewizja satelitarna), radiolokacji i radionawigacji (radary, GPS) oraz radioastronomii (radioteleskopy). Ta grupa zastosowań korzysta z możliwości propagacji mikrofal w przestrzeni.

Druga ważna grupa zastosowań wynika z bezpośredniego oddziaływania mikrofal z materią. Efektem tego oddziaływania jest ogrzewanie się materiałów, które zachodzi na skutek polaryzacji dipolowej oraz mechanizmu jonowego. Dobrą ilustracją takiego rodzaju odziaływania jest podgrzewanie posiłków w kuchence mikrofalowej.

Polaryzacja dipolowa dotyczy związków polarnych, a więc tych, które posiadają niezerowy elektryczny moment dipolowy (np. woda, metanol, etanol). Dipole, pomimo niesymetrycznego rozłożenia ładunków elektrycznych, są elektrycznie obojętne. Jony mają natomiast swój dodatni bądź ujemny sumaryczny ładunek elektryczny. Obecność zmiennego pola elektrycznego w zakresie mikrofalowym powoduje ruch dipoli i jonów, co w rezultacie prowadzi do ogrzewania medium.

Taka bezpośrednia możliwość dostarczania energii daje potencjalną możliwość intensyfikacji wielu procesów, które są przedmiotem zainteresowań inżynierii chemicznej. W trakcie wykładu zostaną przedstawione wybrane przykłady tych zastosowań.