電子レンジの庫内容量と加熱速度の関係

質問

初歩的な質問です。
ガスコンロでお湯を沸かす時に、水の量が倍になれば加熱時間も倍になるのは当然です。
では、電子レンジの場合はどうなんでしょうか。
一つのコップに水を半分入れたときと満杯にした時を比べた場合には、
加熱に必要なエネルギーを考えれば同じ理屈が通るはずですし、
経験上もその通りです。
ところが、複数のコップを庫内に並べた場合はどうでしょうか。

旧式の固定出力式のレンジを想定した場合、レンジの庫内が空であろうが満載されていようが、出力も消費電力も同じですよね。
だとすると、水を入れたコップを加熱する場合、コップを一つだけ入れた場合と２個入れた場合で、単位容積あたりに放射される電磁場強度はほぼ同じなので、加熱時間は増えない、ということはありえますか？
これはちょうど、雨が降っているときに皿を二枚置いても、１枚の時より皿に貯まる水量が半分になることはない、というのと同じ議論に近いですが。

回答No.2

debukuro · ベストアンサー

損失は考えないものとして
放射される電磁波がすべて吸収されるならコップの数ではなく水の質量に比例した時間が必要です

＞雨が降っているときに皿を二枚置いても、１枚の時より皿に貯まる水量が半分になることはない

皿を二箇所においています
落ちてくる雨の量は二倍になっています
電子レンジの中では電磁波は壁で何度も反射されてほぼ全部水に吸収されます
だからコップの数ではなく水の質量で加熱時間が変化します

お礼

反射のことを全く考えていませんでした。
どうもありがとうございました。

回答No.1

kichikara

私も素人の域を出ない者ですが、考えてみました。
　飽くまで仮説、と云うよりも想像ですが。

　電子レンジはざっくり云えば電磁波を利用して水分子を振動させて、電気を熱に変換する機械です。
　例えばここで、庫内容積４リットルの電子レンジに対し
a)20℃４リットルの水を入れて稼動させ100℃に達する時間と消費電力
b)20℃２リットルの水を入れて稼動させ100℃に達する時間と消費電力
c)水を入れず(＝０リットルの水を入れて)稼動させ100℃に達する時間と消費電力
　をそれぞれ測定したとします。但し庫内外雰囲気中の水蒸気量とか容器の諸特性を一切無視するとして

*(a)の場合発生させた電磁波のすべてが庫内の水を加熱し、Xa(sec)で100℃に達する。
*(b)の場合発生させた電磁波の一部が庫内の水を加熱し(残りの電磁波は、ただ電磁波になっただけで加熱には関与しない)、Xb(sec)で100℃に達する。
*(c)の場合発生させた電磁波のすべてが水の加熱には関せず(加熱せらるる水が庫内に無い為)100℃に達するまでの時間Xc(sec)は無限大となる。(全ての電磁波は、ただ電磁波になっただけで…)
*電力は、「庫内に電磁波を発生させる為」に費やされるので(a)(b)(c)とも同じ値となる。

　ここから加熱時間Ｘ(sec)は「庫内容積／加熱する水の量」の比の関数となります。即ち、庫内容積を上限として『水の量が多いほど加熱時間は速くなる』といえます。また加熱する水の量の関数なので、同じ水量であれば、洗面器で一括に加熱するか牛乳ビンに小分けして加熱するかは関係なくなります。容器の諸特性を一切無視するとして。

　一方、電力(Ｗ)＝(J/sec)であり、Ｊ(ジュール)とは定数倍でcal(カロリー)に換算できる熱量の単位ですが、なんだかんだ中略すると、電力が一定ならば、『水の量が多いほど加熱には時間が掛かる』ともいえます。

　以上からグラフを描けばＶ字型の変化となり、最も短時間で昇熱しうる最大水量が一点決まる。…となりそうですが、なんか変です。どっか間違ってます。誰か考察してください。

お礼

ご親切な解説をいただきありがとうございました。