物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

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大家都知道,wifi信号其本质就是电磁波,而只要是电磁波就会向外辐射能量。有了这些基础认知,我们不禁会想:既然wifi可以产生辐射能量,那么是不是可以用手机wifi来加热其他物体呢,比如烧开一壶水?

物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

​今天阿怪就来认真的回答下这个奇怪的问题。

电磁波可以加热其他物体吗

答案是肯定的!因为我们每天都被太阳照得暖洋洋的,而太阳光本质就是一种电磁波的解释,我想就不必过多赘述了。问题的关键是,电磁波是如何加热其他物体的呢?

要回答这个问题,我们先要弄清楚以下两个问题:“热”的本质是什么?怎么让物体变得更热(即,热传递的方式)?

1827年英国植物学家R.布朗在花粉颗粒的水溶液中观察到花粉不停顿的无规则运动。这就是著名的“布朗运动”实验,由此,我们知道了“热”的本质就是组成物质基本微粒的不规则运动,所以“布朗运动”也叫“热运动”。

物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

布朗运动示意图

​由于对“热”本质的认知,我们不难理解两个相互接触的物体之间可以进行热量的传递的原理,那就是组成两个物体的微粒互相“碰撞”造成的(物体的导热性)。但是太阳离我们“十万八千里”远,我们是如何被它烤热的呢?这就是依靠热的另外一种传递方式:热辐射。

热辐射的本质

我们知道任何微粒都是由带电粒子组成的,虽然整体上呈电中性,但是对于每个微粒而言,其正负电荷的分布并不均匀,所以当这些微粒进行“热运动”时,势必会产生电磁场并向外辐射电磁波,这种电磁波就是热辐射。所以,热辐射的本质也是一种电磁波,而且根据这个结论,我们完全可以推导出:只要温度不为绝对零度的物体都会向外辐射电磁波。(热成像技术就是依靠这个原理让我们能在黑暗中“看见”发热物体的。)

物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

热成像技术拍摄的老鼠照片

​于是,热辐射加热物体的根本原因也就不难理解了:被辐射物体内部微粒吸收热辐射,将电磁辐射能转化为自身动能,加速了自身的“热运动”。

Wifi可以加热物体吗

有了以上的认知,我们几乎可以从理论上直接给出回答:当然可以!

然而,实际情况是,我们从未感受到过wifi的热量!理论跟实际出现了矛盾,到底谁出了错?

其实都没有错,问题出在能量密度和能量强度上。

能量密度和能量强度

水滴能使石穿;然而初春时分,我们会欣然的接受绵绵细雨,而不会因雨点的冲击感到任何的不适。按说,每一滴雨水从高空坠落,到达我们身上时速度是非常大的,而这么多雨滴“砸”在我们身上却不会“砸”疼我们。这就是能量密度不同引发的不同现象。

至于能量强度,顾名思义就是物体能量大小的表征,能量密度与能量强度共同决定着能量受体的实际感受,阿怪这里给出一个不严谨的感受公式:能量感知强弱=能量密度×能量强度。

所以,现在我们能非常严谨的给出回答:wifi可以加热物体,但是由于wifi所辐射的电磁能量密度和强度极其微弱,所以我们通常感受不到wifi的热量。

物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

​强迫症患者的计算

其实,截至上面的分享,很多朋友心中的疑惑已经被打消了。但对于阿怪这种打破砂锅问到底型的强迫症患者来说,一定要再进一步弄清楚,到底一个手机wifi需要多久才能烧开一壶水!于是有了下面的计算:

假设有一壶常温(20℃)1kg的水;已知水的比热容为4.2×1000J/(Kg·℃)

则烧开这壶水需要的热量Q=1kg×4.2×1000J/(Kg·℃)×(100-20)℃=336000焦耳

又,wifi发送功率约50毫瓦

于是加热时间=336000焦耳÷0.05瓦÷60秒÷60分÷24小时=77.78天

也就是说,不考虑热损耗的情况下,一台手机的wifi需要77.78天就能烧开一壶水!

看来时间也并不长嘛,阿怪决定花70多天的时间来试试!

物理奇谈!能不能用手机WiFi烧开一壶水?

今天的分享就到这里。欢迎大家关注“阿怪看世界”,阿怪会持续推出原创科普文章,向大家分享认知世界的不同视角。


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