Tip:
Highlight text to annotate it
X
كيف يعمل فرن الميكروويف_سلسة الرجل المهندس#4
المايكرويف انجاز رائع من إنجازات الهندسة
التسخين السريع للميكروويف جعله منتجاً شعبياً
وايضا بسبب توفيره للطاقة
هذا هو*الصمام المفرغ
إذا كنت تملك تصور عن الصمام المفرغ فمن الطبيعي ان تجده في
راديو مثل ذلك
حتماً الترانزستورات والشرائح الالكترونية الصغيرة تسبدل
الصمامات الكهربائية غير ملائمة ولكن من السابق لأوانه
أن نتبرع بهم للمتحف
لا يمكن استبدال الشرائح الالكترونية بالصمامات لانتاج الطاقة
على سبيل المثال : في تسخين الطعام
الميكروويف يحتوي على ثلاثة مكونات رئيسية
الصمام المفرغ يلقب ب *مغنترون
إنه يولد الطاقة التي تسخن الطعام
مرشدالموجة , مخبأ في الجدار لتوجيه تلك الطاقة للطعام
والغرفة للاحتفاظ بالطعام ولكبح (احتجاز) أشعة الميكروويف
من حيث المبدأ تسخين فرن الميكروويف لايختلف
عن اي نوع من انواع انتقال الحرارة الاخرى
في المستوي الجزيئي الحرارة هي تحول للطاقة
كنتيجة لزيادة حركة الذرات في المادة
ولإننا لا نكون ذات احجام كمية
نحن نلاحظ هذه الزيادة في الحركة
بارتفاع درجة الحرارة
في الفرن أو الموقد التقليدي نحن نسخن الطعام
بوضع المقلاة على النار
أو في الفرن حيث الجدران تشع الحرارة
والتي تطبخ الجزء الخارجي للطعام
الطبخ الداخلي يحدث عندما الحرارة تنتقل من سطح
الطعام الى داخله
في المقابل الطاقة من المغنترون تقوم بالاختراق
الى داخل الطعام والذي يعني ان كامل كتلة الطعام
ستطبخ في الوقت نفسه
كيف يحدث هذا ؟
حسناً ,طعامنا ممتلئ بالماء
الذي يملك شحنة موجبة في احد الاطراف
وسالبة في الطرف الأخر
لإعطاء هذه الجزيئات المزيد من الطاقة
نحن نعرضها لأمواج كهرومغناطيسية التي تنبعث من الصمام
حسب التعريف: الامواج تملك حقلين كهربائي ومغناطيسي
والتي تغير اتجاهها بسرعة
في هذا الفرن اتجاه الحقول يتغير
2.45 بليون مرة في الثانية
الماء سوف يحاول ان ينحاز (يصطف)مع الحقل الكهربائي المشع
إن تغيرات الحقل تجعل جزيء الماء يتأرجح(يهتز
جيئة وذهاباً بسرعة والاحتكاك الجزيئي
من ذلك يصنع الحرارة لأن الحركة تمزق
روابط الهيدروجين بين جزيئات الماء المتجاورة
الآن، يمكنك الحصول على فكرة عن الطول الموجي للطاقة
المنبعثة من ال *مغنترون باستعمال الجبنة
الآن، يمكنك أن ترى هذه الأقسام حيث الجبن
وقد ذابت تماما ، و أقسام أخرى لم تسخن بشكل كامل
جدران الفرن المعدنية تعكس الأمواج فقط
بطول مناسب داخل الفرن
هذه الامواج المستمرة تسبب بقع ساخنة وباردة داخل الفرن
من الصعب التنبؤ بالنمط ثلاثي الابعاد للامواج
لكن من ناحية المبدأ يمكن رؤيته بالنظر الى
الامواج في بعد واحد
القمم العليا والسفلى للموجة تمثل
الطاقة العظمى للموجة
بينما العقد هنا تقابل المناطق\"الباردة\" داخل حجرة الميكروويف
اذا قمت بقياس المسافة بين بقع الجبنة الذائبة
ستكون المسافة حوالي 2.5 انش
والذي سيكون نصف طول الموجة
(المسافة بين العقد)
ستكون قريبة من الطول الموجي الفعلي لاشعة الميكروويف المستعملة
باستعمال الطول الموجي يمكنني استنتاج تردد اشعاع الميكروويف
التردد متعلق بالطول الموجي وبسرعة الضوء
لقد حصلنا على اجابة بخطأ 4_5 % بالمئة
ذلك ليس سيئا كقياس مبدئي
الآن , إن الهندسة الحقيقية في الميكرويف
تكمن في صناعة *المغنترون* الذي
يولد موجات راديوية باستطاعة عالية
إنه حقاً جهاز مدهش
الصمام المفرغ يكون في الداخل هنا
هذه هي زعانف التبريد
قطع معدنية رفيعة والتي تشتت الحرارة عندما يعمل *المغنترون
الأجزاء الرئيسة هذان المغناطيسين
وهذا الصمام المفرغ
أنا أملك واحد أخر لتستطيع أن ترى ما بداخله
نحن تطبق جهد كبير عبر
السلك الكهربائي في المنتصف والدائرة النحاسية الخارجية
والذي يقوم بتهييج الالكترونات بعيدا عن السلك في المنتصف
والتي تتدفق باتجاه المقطع النحاسي الدائري
السلك مصنوع من مادة التنغستين والثوريوم
التنغستين لإنه يستطيع مقاومة درجات الحرارة العالية
والثوريوم لأنه مصدر جيد للالكترونات
المغانط تحني مسار هذه الالكترونات
حيث تعيدها نحو السلك المركزي في المنتصف
نحن نقوم بتعديل القوة المغناطيسية بحيث
تدور الالكترونات في مدارات ماسحة وراءها فتحات هذه التجاويف
مثلblowing over a half filled pop bottle to make it whistle
هذا يخلق موجة تهتز(تتأرجح)-هي أشعة الميكرويف التي تقوم بتسخين الطعام
من المدهش حقاً ان هذه الفجوات يمكن أن تكون مصنوعة
بدقة عالية وتكلفة منخفضة، وموثوقية عالية بشكل لا يصدق
أنا أدعى Bill Hammack -الرجل المهندس
هذا الفيديو مبني على فصل في كتاب
Eight Amazing Engineering Stories
يضم الفصل مزيد من المعلومات حول هذا الموضوع