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1、微波在科學上之應用微波在科學上之應用姓名姓名 : : 蔡幸娟蔡幸娟微波在化學上之應用微波在化學上之應用微波是一種以電磁波型式存在的能量，其能量值介於紅外線與無線電波之間，早期是以通訊領域的應用 微波爐之父微波爐之父19461946年年年年發現熱效應發現熱效應*微波震盪水分子微波震盪水分子而加熱而加熱*選選2.45GHz避通訊避通訊避通訊避通訊*太高頻太高頻不易穿透煮不均不易穿透煮不均不易穿透煮不均不易穿透煮不均*太低頻太低頻吸收不夠煮不好吸收不夠煮不好吸收不夠煮不好吸收不夠煮不好若擔心煮食物致毒，就不要用烤的，因其高表溫若擔心煮食物致毒，就不要用烤的，因其高表溫若擔心煮食物致毒，就不要用烤的，
2、因其高表溫若擔心煮食物致毒，就不要用烤的，因其高表溫方式會改變食物化學變化，導致美味和稍微毒性方式會改變食物化學變化，導致美味和稍微毒性方式會改變食物化學變化，導致美味和稍微毒性方式會改變食物化學變化，導致美味和稍微毒性微波爐煮食物微波爐煮食物微波爐煮食物微波爐煮食物之所以索然無之所以索然無之所以索然無之所以索然無味，其一因是味，其一因是味，其一因是味，其一因是不發生化學變不發生化學變不發生化學變不發生化學變化，因此微波化，因此微波化，因此微波化，因此微波爐更適於再熱爐更適於再熱爐更適於再熱爐更適於再熱而非煮食物。而非煮食物。而非煮食物。而非煮食物。 為何怕微波為何怕微波?爐壁金屬表面反射微波
3、，爐壁金屬表面反射微波，爐壁金屬表面反射微波，爐壁金屬表面反射微波，爐門金屬網窗尺寸遠小於微波波爐門金屬網窗尺寸遠小於微波波爐門金屬網窗尺寸遠小於微波波爐門金屬網窗尺寸遠小於微波波長長長長1212公分，其效果猶如堅實金屬壁，而將微波保持在爐內。公分，其效果猶如堅實金屬壁，而將微波保持在爐內。公分，其效果猶如堅實金屬壁，而將微波保持在爐內。公分，其效果猶如堅實金屬壁，而將微波保持在爐內。各種溫度物體表面輻射不同電磁波各種溫度物體表面輻射不同電磁波各種溫度物體表面輻射不同電磁波各種溫度物體表面輻射不同電磁波 自然界充滿微波自然界充滿微波自然界充滿微波自然界充滿微波 。 尖金屬火花、突沸、爆米花現象
4、讓微波爐令人驚恐而產生尖金屬火花、突沸、爆米花現象讓微波爐令人驚恐而產生尖金屬火花、突沸、爆米花現象讓微波爐令人驚恐而產生尖金屬火花、突沸、爆米花現象讓微波爐令人驚恐而產生各式謠言？各式謠言？各式謠言？各式謠言？微波特點微波有三個特點，使它們能夠被用來烹飪：如碰到金屬會反射;碰到玻璃、紙張、塑料和類似材料會穿透;遇到食物則會被吸收。微波也可被用來偵測超速車輛，電話和電視通信，以及治療肌肉酸痛化學上之應用化學上之應用1微波加熱法與傳統加熱法的最大差異，乃在於能量傳遞的方式 傳統加熱法的熱能是經由接觸傳導再經由對流傳導，將熱散佈，使得溶液溫度升高微波加熱法直接以輻射方式傳遞微波能量，不僅可快速加熱
5、，可以明顯大幅地縮短反應時間 化學上之應用化學上之應用2微波的頻率所對應之能量無法激發電子，也不會改變分子結構，僅能引發離子遷移及偶極距轉動，增加極性分子的轉動能(rotation energy)和一些鍵的彎曲(bending)化學上之應用化學上之應用3微波照射作用下促進極性分子的轉動增加其內能，能量以熱或其他能量形式釋放出來，而快速提高了溫度。微波照射時會形成電磁場，使具有偶極距的極性分子，會朝正負兩極排列整齊；當電場消失時則回復成混亂的現象。分子相互碰撞和摩擦產生熱能以每秒24億5千萬次的高速轉換過程，大大增加碰撞機會使化學反應速率加快。化學上之應用化學上之應用4早期化學分析運用在乾燥測水
6、分、灰化、消化、到近二十年為水解、萃取及近年來結合固(液)相微萃取等技術輔助衍生化應(顯色反應-比色法測定)輔助上空間控溫固(液)相微萃取技術化學上之應用化學上之應用5-47屆全國科展高中化學屆全國科展高中化學使用微波裝置、超音波裝置進行反應1.取適量大豆油(油/醇莫耳比為1/9)以及氫氧化鈉/甲醇1%加入微波、超音波裝置。2.放入磁石(用於均勻攪拌)後於單頸瓶插上有橡皮管導引的冷凝管，維持冷凝效果。3.待其界面層完全乳化後，即可開始進行微波反應。4.靜置一天，待其分層後將生質柴油層取出，並進行TLC片檢驗、酸洗、水洗。5.改變微波功率及反應時間16分鐘，並重複步驟14。-47屆全國科展高中化
7、學屆全國科展高中化學-47屆全國科展高中化學屆全國科展高中化學化學上之應用化學上之應用5-47屆全國科展高中化學屆全國科展高中化學微波在化學及工業上的應用微波在化學及工業上的應用AA,ICP 重金屬分析前處理(微波消化)GC,LC 有機分析前處理(微波萃取)無機合成: 奈米微粒(量子點)/光觸媒/水熱反應有機合成: 藥物開發/高分子/材料/燃料電池其它: 固相微萃取(SPME)/胜肽合成/酵素消化 / 蛋白質水解/水份分析/脂肪測定/1200高溫灰化陽光中的陽光中的A型紫外線會將皮膚曬成褐色型紫外線會將皮膚曬成褐色（老化射線）。（老化射線）。B型紫外線能讓皮膚變紅、穿透到皮膚深型紫外線能讓皮膚
8、變紅、穿透到皮膚深層，傷害層，傷害DNA與免疫系統（灼曬射線）。與免疫系統（灼曬射線）。 防曬油：防紫外線一法防曬油：防紫外線一法防曬係數（防曬係數（SPF）：）：擦防擦防曬油後出現曬傷所需的時曬油後出現曬傷所需的時間，與沒擦而曬傷所需時間，與沒擦而曬傷所需時間之比。間之比。 沒擦在沒擦在2小時後曬傷，擦過小時後曬傷，擦過在在12小時後曬傷，則此防小時後曬傷，則此防曬油的防曬係數等於曬油的防曬係數等於12 2=6 。成本效益何在成本效益何在？一般人常誤認一般人常誤認SPF 30的防曬效果是的防曬效果是SPF 15的兩倍。的兩倍。前者擋掉前者擋掉97%的紫的紫外線，而後者擋掉外線，而後者擋掉93
9、%，兩者僅差，兩者僅差4%。 SPF10SPF10的保護已夠的保護已夠的保護已夠的保護已夠每天幾分鐘日照有益健康每天幾分鐘日照有益健康紫外線能促進維他命紫外線能促進維他命紫外線能促進維他命紫外線能促進維他命D D的合成，的合成，的合成，的合成，以利用鈣質構造骨骼。以利用鈣質構造骨骼。以利用鈣質構造骨骼。以利用鈣質構造骨骼。維他命維他命維他命維他命D D也助益預防憂鬱症、也助益預防憂鬱症、也助益預防憂鬱症、也助益預防憂鬱症、和心臟疾病、和心臟疾病、和心臟疾病、和心臟疾病、 預防大腸癌和預防大腸癌和預防大腸癌和預防大腸癌和乳癌等。乳癌等。乳癌等。乳癌等。雖可從飲食中攝取維他命雖可從飲食中攝取維他命
10、雖可從飲食中攝取維他命雖可從飲食中攝取維他命D D，但經由日照在皮膚裡產生的維但經由日照在皮膚裡產生的維但經由日照在皮膚裡產生的維但經由日照在皮膚裡產生的維他命他命他命他命D D似可在體內更久。似可在體內更久。似可在體內更久。似可在體內更久。 輻射照射控制微生物輻射照射控制微生物 紫外線和伽瑪輻射均紫外線和伽瑪輻射均可殺死微生物，但此可殺死微生物，但此法鮮少用到，因反對法鮮少用到，因反對者利用大眾的無知，者利用大眾的無知，讓許多人誤以為輻射讓許多人誤以為輻射照射會導致食物帶有照射會導致食物帶有輻射。輻射。為何擔心核能輻射？為何擔心核能輻射？ 國人受輻射，天然約八成（體內輻射國人受輻射，天然約八成（體內輻射11%、宇宙輻射宇宙輻射8% ）。）。人為約兩成（醫療輻射人為約兩成（醫療輻射15%、消費品、消費品3%、核電廠等核電廠等0.1% ）。）。美國科羅拉多州天然輻射量美國科羅拉多州天然輻射量 較其他州平均高較其他州平均高3 3倍多倍多， 但癌症死亡率較低但癌症死亡率較低35%。
