XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Проблема излучения микроволновой печи

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Оксаниченко О.А. 1

---

1МБОУ "Лицей №17"

Назаренко О.Г. 1

---

1МБОУ"Лицей №17"

Работа в формате PDF

2.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

Ежедневно многие из нас пользуются микроволновой печью, чтобы разогреть себе пищу. Однако в последнее время появляется все больше информации, использование микроволновой печи вредно для здоровья человека. Одни считают, что еда, приготовленная при помощи СВЧ, является «мертвой» едой, а иногда становится опасной для здоровья; другие же утверждают, что микроволновка – это источник вредного для человека электромагнитного излучения.

В работе изучается проблема электромагнитного излучения, источники электромагнитного излучения в доме. Как один из постоянных источников была выбрана микроволновая печь. В работе оценивается возможность изоляции волн микроволновки, проведены опыты по обнаружению этих волн.

Цель работы: Оценить влияние излучения микроволновой печи на окружающую среду.

Задачи:

Провести анализ литературы и источников в сети Интернет

Выделить источники электромагнитного излучения в доме

Провести опыты по обнаружению электромагнитного излучения микроволновки.

Проанализировать результаты, построить карту Электромагнитного загрязнения вокруг микроволновой печи.

Актуальность работы:

Сегодня мы живём в мире электромагнитных волн, в мире, где присутствуютпостоянные их источники. Электромагнитное излучение действует на наш организм, оно может вызывать дискомфорт и даже вызвать заболевания, поэтому наша работа актуальна для сегодняшнего дня.

Объект исследования:

Электромагнитное излучение

Предмет исследования:

Излучение микроволновой печи

Практическая значимость:

Изучая проблему влияния электромагнитного излучения микроволновки на человека, выявить, каким образом происходит это воздействие и насколько оно опасно.

Методы исследования:

Анализ литературы и ресурсов Интернета.

Эксперимент.

Построение графиков и диаграмм.

Анализ результатов.

2. Электромагнитное излучение в доме

Электромагни́тное излуче́ние (волны) - распространяющееся в пространстве возмущение  электромагнитного поля..

Электромагнитные волны подразделяются на: радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение (свет), ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение.(Приложение 1).

Электромагнитное излучение способно распространяться во всех средах, в том числе и в вакууме, где она распространяется без каких либо ограничений плотности среды. Основными характеристиками электромагнитного излучения считают: частоту, длину волны и поляризацию.

Наши дома заполнены физическими приборами. Эти приборы освещают комнаты, помогают готовить и сохранять пищу, убирать квартиру. Создают комфорт и удобства человеку, но в то же время сильно влияют на его здоровье и жизнь. Все наши бытовые приборы — электроплиты, стиральные машины, пылесосы, чайники, утюги, миксеры, кофеварки (даже электропроводка и линии электропередач) — создают электромагнитное поле.(Приложение 2,3)

Электромагнитное излучение негативно действует на здоровье человека и животных. Запрещается строить жилые дома, общественные постройки, фермы, зоопарки в зонах повышенного элетромагнитного излучения, там где проходят высоковольтные линии электропередачи.

3. Микроволновая печь

Микроволно́вая печь, СВЧ-печь — электроприбор, позволяющий совершать разогрев водосодержащих веществ благодаря электромагнитному излучению дециметрового диапазона (обычно с частотой 2450 МГц) и предназначенный для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи.

В промышленности эти печи используются для сушки, разморозки, плавления пластмасс, разогрева клеев, обжига керамики и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться.

3.1 Устройство и принцип работы

В отличие от классических печей (например, духовки или русской печи), разогрев пищи в СВЧ-печи происходит не только с поверхности разогреваемого тела, но и по его объёму, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами примерно на 1,5 — 2,5 см по глубине от поверхности. Это сокращает время разогрева пищи; средняя скорость нагрева в СВЧ-печах составляет 0,3—0,5 °С в секунду.

В печи происходит нагрев веществ, содержащих молекулы. Электрическая компонента электромагнитных волн ускоряет движение молекул, а межмолекулярное взаимодействие приводит к поглощению электромагнитного излучения и увеличению температуры вещества.

Большинство бытовых СВЧ-печей работает на частоте 2450 МГц, а некоторые индустриальные модели— на частоте 915 МГц. Частота должна лежать внутри спектра поглощения воды (он широк и меняется с температурой, в интересном с практической точки зрения диапазоне поглощение увеличивается с частотой). С другой стороны, глубина проникновения радиоволн в нагреваемый объект должна лежать в районе нескольких сантиметров (чем ниже частота — тем больше глубина проникновения);

Источник излучения — магнетрон — мощностью от 500 Вт должен обладать приемлемыми эффективностью, стоимостью, габаритами. Частота должна находиться в разрешенном выделенном радиодиапазоне частот (обычно с частотой 2450 МГц). Мощность бытовых СВЧ-печей варьируется в диапазоне от 500 до 2500 Вт и выше. Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать мощность, используемую для разогрева. Для этого в недорогих моделях печей нагреватель (магнетрон), согласно установленному значению мощности, периодически включается и выключается, изменяя среднее количество подаваемой энергии (такой способ широко используется также во многих других нагревательных приборах, например, утюгах, нагревателях).

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

-металлическая, с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется высокочастотное излучение, например 2450 МГц), куда помещаются разогреваемые продукты;

-трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;

-цепи управления и коммутации;

-непосредственно СВЧ-излучатель — магнетрон;

-волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;

-вспомогательные элементы:

-вращающийся столик — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон, либо вращающаяся антенна в печах с неподвижным столом;

-схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;

-вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.(Приложение 4)

3.2 Воздействие микроволн на человека

Воздействие сводится к тепловым эффектам (локальному перегреву), проявляющимся в ожогах и катарактах. Советские учёные также отмечали психоневрологические эффекты (усталость, головная боль), причины нетеплового воздействия не изучены. Человек может почувствовать микроволновое излучение (ощутив нагрев) при плотности мощности 20—50 мВт/см². Длительное облучение на уровне свыше 100 мВт/см² может привести к появлению катаракт и временному бесплодию. Безопасным уровнем 10 мкВт/см² (0,01 мВт/см²) на расстоянии 50 см от печи.

Микроволновые печи на момент их изготовления соответствуют строгим стандартам, регламентирующим как излучение вне печи, так и блокировки, предотвращающие работу печи при открытой дверце. В процессе использования материалы двери изнашиваются, потому обычно существует больший предел излучения для старых печей (5 мВт/см²). (Приложение 5)

3.3. Меры предосторожности при эксплуатации

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами, что может разрушить посуду в области металлического напыления.

Нельзя нагревать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри создаётся высокое давление, поэтому они могут взорваться. Из этих же соображений нежелательно сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом надо проткнуть каждую сосиску вилкой).

Запрещено включать пустую микроволновку. Необходимо как минимум поставить в неё стакан воды.

4.Исследование утечки электромагнитного излучения при работе микроволновой печи

Для изучения влияния излучения микроволновой печи на окружающую среду был проведен опыт с мобильным телефоном. В качестве объекта изучения была выбрана микроволновая печь фирмы Sumsung, 2012 года выпуска, находящаяся в эксплуатации 10 лет. Для изучения пропускной способности к излучению был выбран мобильный телефон Honor, года выпуска. Он был помещен в выключенную микроволновку и на него был произведен дозвон с другого мобильного телефона. Звонок был выполнен, сигнал был принят, то есть микроволновка не изолирует излучение.(Приложение 6, фото 1 и 2) )

Также был проведен опыт со стаканом воды. Мощность микроволновой печи была установлена 700-800Вт. В нее был помещен стакан с водой и вода нагревалась в течение 2 минут. При полной изоляции микроволновой печи вода в стакане должна нагреться до 100⁰С. В результате вода нагрелась лишь до 77⁰С (Приложение 7, фото 1 и 2)

В следующем опыте телефон был изолирован с помощью пищевой фольги и опыт с дозвоном был проведен повторно. В результате дозвон не произошел.(Приложение 6, фото 3)

Микроволновая печь была изолирована фольгой по периметру дверцы и произведен дозвон. В результате дозвон извне на мобильный телефон внутри не прошел (Приложение 6, фото 4)

Заключение

В результате проведенных опытов оказалось, что микроволновая печь допускает дозвон телефона при отсутствии дополнительной изоляции фольгой, что свидетельствует о ее небезопасности для окружающих.

Проведенный опыт со стаканом воды подтвердил версию о пропускании микроволновкой излучения, так как вода не нагрелась до температуры кипения. Разность температур оказалась равна 23⁰С.

При изоляции фольгой телефона, дозвон не происходил, следовательно, причина утечки в конструкции микроволновки.

Дальнейшие опыты показали, что изоляция фольгой дверцы микроволновки позволяет изолировать телефон внутри и дозвон не проходит. Можно сделать вывод, что утечка излучения происходит через дверцу микроволновой печи. Однако, при дальнейшем исследовании оказалось, что в работе нужно учитывать еще и рассеяние выделяемой мощности с расстоянием от прибора. В дальнейшем я планирую составить карту излучения микроволновки, а также изучить электромагнитное загрязнение среды вокруг нее, построить карту загрязнения с помощью датчика электромагнитного поля. Также следует рассмотреть другие источники электромагнитного загрязнения в доме и способы борьбы с ним. Составить рекомендации по безопасному использованию источников электромагнитного загрязнения.

Список литературы:

Полезная информация о бытовых источниках электромагнитного излучения - https://www.quarta-rad.ru/useful/emp/bytovoe-emi/

Похлёбкин В.В. Микроволновая печь // Кухня века. — М.: Полифакт, 2000. — 616 с.

Иваненко В. П., Мусаев А. Ф., Кузьмин В. В., Добряков А. Б., Азаев Р. А., Зуев Н. А. Микроволновые печи и безопасность их эксплуатации // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». — 2007. — № 1. — С. 444—446.

Устройство и принцип работы микроволновой печи - https://zelmershop.ru/princip-raboty-i-vnutrennee-ustrojstvo-mikrovolnovoj-peci/

Здоровье и успех для каждого и всех - https://theslide.ru/uncategorized/zdorove-i-uspeh-dlya-kazhdogo-i

Приложения

Приложение1 Таблица свойств электромагнитного излучения

Приложение 2 Магнитные поля некоторых бытовых приборов

Приложение 3. Источники электромагнитного излучения в доме

Приложение 4 Устройство и принцип работы микроволновки

Приложение 5 Воздействие микроволн на человека

Приложение 6 Опыт с телефоном

Фото1. Микроволновая печь (вид спереди и сбоку)

Фото 2. Мобильный телефон (вид спереди, вид в микроволновке)

Ф ото 3 Изоляция телефона

Фото 4 Изоляция микроволновки

П риложение 7 Опыт со стаканом воды

Фото1. Микроволновая печь со стаканом

Фото 2. Температура воды в стакане