【摘 要】
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微波技术因具有强化传递过程、加热和解吸附等作用,被广泛地应用于工业生产的各个领域。但是,目前对其的研究主要处于实验阶段,对于微波与物质相互作用机理的认识还远远不够。微
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微波技术因具有强化传递过程、加热和解吸附等作用,被广泛地应用于工业生产的各个领域。但是,目前对其的研究主要处于实验阶段,对于微波与物质相互作用机理的认识还远远不够。微波加热的原理是液体极性分子在微波作用下发生快速转动,与周围分子剧烈摩擦碰撞而产生热量。微波峰值吸收频率是微波技术的一个重要参数,它是液体最强烈吸收微波能量时所对应的频率。峰值吸收频率对微波辐射活性炭再生、微波强化传质及微波合成等工业应用具有十分重要的意义。本文从动力学角度出发,对液体分子吸收微波能的微观机理进行研究,最后找到其微波峰值吸收频率的表达式,从而对我们的实验研究和工业应用提供理论指导。徳拜弛豫理论是研究电场与电介质相互作用的基本理论,它将液体分子看作为具有电偶极矩的分子球,分析了分子球在微波场中的动力学行为。可是,它只考虑了邻近分子的近程相互作用,而没有考虑偶极子之间的远程静电相互作用。我们在考虑了偶极-偶极相互作用的基础上,对徳拜理论进行改进。本文首先将交变电场下的昂萨格有效场代入液体分子的动力学方程,从而对徳拜弛豫理论进行了改进。发现液体分子除了受到粘性摩擦以外,还会受到因偶极-偶极相互作用而导致的介电摩擦。然后将复介电常数推广到旋转电场的情形,得到电位移矢量滞后旋转电场的空间夹角等于电位移在时间上滞后电场的相位角;并以此为基础,得到昂萨格反作用场滞后旋转偶极子的空间角等于其在时间上滞后偶极子的相位角,从而求得旋转偶极子受到的介电摩擦力矩。通过对介电摩擦系数计算,得到介电弛豫时间公式,进而得到峰值吸收频率的改进公式。将得到的公式应用于水、乙醇及香豆素的计算,其结果与实验值基本符合。本文的研究可为液体对微波能量的吸收提供理论依据,同时对微波技术的工业应用也具有一定的指导意义。
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