こんにちは。ライターのエポニムです。
みなさんは電子レンジがどのような仕組みでものを温めているのかご存じですか？
普段当たり前のように使っている家電の1つですが、その仕組みまで理解しているという人は意外と少ないのではないでしょうか。
今回はそんなわかりそうでわからない電子レンジの仕組みについて解説します。
マイクロ波という電波を利用
まず、電子レンジには電波を発生させるためにマグネトロンという装置が入っています。
電子レンジはこのマグネトロンからマイクロ波という電波を出すことによって食品を温めているのですが、食品が温まる仕組みの解説の前に、まずはこのマイクロ波について軽く説明します。
そもそもマイクロ波とは電波の一種のことで、電波とは電磁波の一種のことです。より詳しく言うと、電磁波にはX線や赤外線など波長によってさまざまな種類がありますが、その中でも最も波長が長いもののことを電波といいます。
さらに電波にも中波や長波などさまざまな種類がありますが、その中で最も波長が短いもののことをマイクロ波といいます。
つまりマイクロ波とは「電磁波の中で最も波長が長い電波の一種ではあるが、その電波の中では最も波長が短いもの」というなんとも中途半端な感じのものなのです。
マイクロ波が水を振動させて温める
次に、電子レンジが食品を温める仕組みについてですが、ここには水分子の摩擦熱が大きく関わっています。
まず、電子レンジのマイクロ波が食品に当たると食品中の水分子が回転し始め、水分子同士の間では摩擦が起こるようになります。
そして、摩擦が起こると摩擦熱という熱も同時に発生するため、その熱の温度を利用して食品を温めることができるのです。
しかし、ただ水分子を振動させれば良いのであればマイクロ波ではなくてもいいような気がしてきます。が、実際はそうではありません。
実はここで初めてマイクロ波の中途半端さが重要となってきます。
ここでは詳しい説明は割愛しますが、電波の周期に合わせて電場のプラスとマイナスが周期的に変化し、水分子がそれに影響されて向きを変えることにより水分子は回転しています。
よって、電磁波の波長が短すぎる(プラスマイナスの切り替わりが速い)と電場の変化に水分子がついていけず、水分子は回転することができません。反対に、電磁波の波長が長すぎる(プラスマイナスの切り替わりが遅い)と水分子から発生する摩擦熱が少なくなり、十分に食品を温めることができません。
つまり、マイクロ波のような長すぎず短くもない波長が食品を温めるのに最も適しているため、電子レンジではマイクロ波が使われているのです。
おわりに
途中で少し難しい話も入りましたが、この記事で電子レンジの仕組みについてご理解いただけたでしょうか。
ここでは一部解説を割愛した部分もあるので、今回興味を持った方はこの機会により深く調べてみてはいかがでしょうか。
参考文献
・電子レンジの食品加熱の仕組みを教えてください。：日立の家電品
・No.32 マイクロ波技術と電子レンジ｜電気と磁気の?館｜TDK Techno Magazine
