1.分子热运动

在物理学界，分子运动论证实：一切物体都是由极小的微粒组成，而这些微粒又在不断地运动着和相互作用着。1827年英国科学家布朗通过显微镜又证实：悬浮在液体中的花粉微粒在不停息地做混乱运动，而且微粒越小，其运动越激烈。这种微粒运动就叫做布朗运动，其运动的粒子称为布朗粒子。但当时对布朗运动这一现象，人们则误认为是受外界影响所致。直到1912年，德国细菌学家贝林仔细观察并记录了布朗粒子运动的轨迹后，发现布朗粒子比分子大很多，并处于大量分子的包围中。由于分子做无规则运动，不断地撞击布朗粒子，并且在任一短小的瞬间，从不同方向上碰撞布朗粒子的分子数目，以及每个分子作用于布朗粒子的冲力都不尽相同，使布朗粒子在受力不平衡的状态下，在冲力的合力方向上产生加速度，进而改变了布朗粒子运动的方向和快慢，因而就产生了布朗运动，并显示了分子运动的特征，如图1-13所示。

图1-13 做布朗运动的小颗粒的位移

在分子运动论中指出：

1）自然界的一切物体都是由大量分子组成的，并且一切分子都处于永不停息的无规则运动中，所以分子本身都具有动能。

2）组成物质的分子间有一定的距离，气态物质分子间的距离最大，所以气体最容易压缩；液态和固态物质分子间的距离比较小，所以液体和固体不容易压缩。

3）分子间有相互作用力，这种作用力有时表现为引力，有时表现为斥力。当分子间的距离等于或小于分子作用球的半径时，分子间的作用才会表现出来。

4）大量分子的无规则运动叫做热运动，分子热运动的平均动能决定了物体的温度。温度升高就标志着分子热运动平均动能的增加；反之，温度降低就表示分子热运动平均动能的减少。由于分子间的相互作用而具有的势能，就叫做分子的势能，而分子做无规则运动所具有的动能，叫做分子的动能。(www.daowen.com)

因此，布朗运动揭示了分子热运动。在热力学中，物体分子无规则运动的动能和由分子间相对位置所决定的势能的总和，叫做物体的内能，一切物体都是由相互作用而又不断运动着的分子构成的，所以任何物体都具有内能。但通过大量的物理实验证明：通过做功可以改变物体的内能，如锯木、车削加工等。运动物体在克服摩擦力或媒质阻力做功时，物体就会变热。热传递也会改变物体的内能，如用熨头熨衣服时，衣服的温度升高等。因此，能够改变物体内能的物理过程有两种，即做功和热传递，或两种方式同时起作用。

实验和理论表明：热传递实质上是内能的传递，即内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到同一物体的邻近部分的过程。在热传递过程中，内能永远自发地从温度高的物体向温度低的物体传递，直到这些物体达到了热平衡，热传递才会停止。

在热传递过程中，常有三种方式：一是对流，即依靠液体或气体本身的流动而实现的热传递过程；二是传导，即内能由物体的一部分传递给另一部分，或者从一个物体传递给另一个物体，而同时并没有物质的迁移；三是辐射，即不依靠气体或液体的流动，也不依靠物体传导，而是借助于不同波长的各种电磁波来传递内能，如太阳和地球之间有很长一段真空地区，但地球还是从太阳那里得到了大量的能量，这些能量就主要依靠太阳光（即可见光，其波长约为10^-6～10^-7m）的辐射所得到。因此，辐射加热则是微波炉的理论基础。

2.微波辐射加热

微波辐射与其他所有电磁波辐射一样，也是一种自然现象。在人为控制下，当微波辐射到食物上时，食物分子被微波电场极化，并随着微波电场方向的反复变动，极性分子便会相应地随之反复摆动，在摆动过程中，分子间将产生摩擦，从而使食物的内能增加，即实现了电磁能转变为热能，即微波辐射加热。

在微波辐射食物过程中，由于微波的频率很高，约为300MHz～300GHz，故食物中分子热运动的频率也很高，从而使食物的温度因分子间产生大量的摩擦热而迅速升高。但用于加热食物的微波频率在国际上严格规定在2450MHz，因此微波炉的微波发射频率也必须是2450MHz。

在现实生活中，微波炉已被广泛使用，它虽然加热食物快，却因分子热运动，会使被加热的食物中的水分大量蒸发，从而使食物变干。