物理奇談!能不能用手機WiFi燒開一壺水?

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大家都知道,wifi信號其本質就是電磁波,而只要是電磁波就會向外輻射能量。有了這些基礎認知,我們不禁會想:既然wifi可以產生輻射能量,那麼是不是可以用手機wifi來加熱其他物體呢,比如燒開一壺水?

物理奇談!能不能用手機WiFi燒開一壺水?

​今天阿怪就來認真的回答下這個奇怪的問題。

電磁波可以加熱其他物體嗎

答案是肯定的!因為我們每天都被太陽照得暖洋洋的,而太陽光本質就是一種電磁波的解釋,我想就不必過多贅述了。問題的關鍵是,電磁波是如何加熱其他物體的呢?

要回答這個問題,我們先要弄清楚以下兩個問題:“熱”的本質是什麼?怎麼讓物體變得更熱(即,熱傳遞的方式)?

1827年英國植物學家R.布朗在花粉顆粒的水溶液中觀察到花粉不停頓的無規則運動。這就是著名的“布朗運動”實驗,由此,我們知道了“熱”的本質就是組成物質基本微粒的不規則運動,所以“布朗運動”也叫“熱運動”。

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布朗運動示意圖

​由於對“熱”本質的認知,我們不難理解兩個相互接觸的物體之間可以進行熱量的傳遞的原理,那就是組成兩個物體的微粒互相“碰撞”造成的(物體的導熱性)。但是太陽離我們“十萬八千里”遠,我們是如何被它烤熱的呢?這就是依靠熱的另外一種傳遞方式:熱輻射。

熱輻射的本質

我們知道任何微粒都是由帶電粒子組成的,雖然整體上呈電中性,但是對於每個微粒而言,其正負電荷的分佈並不均勻,所以當這些微粒進行“熱運動”時,勢必會產生電磁場並向外輻射電磁波,這種電磁波就是熱輻射。所以,熱輻射的本質也是一種電磁波,而且根據這個結論,我們完全可以推導出:只要溫度不為絕對零度的物體都會向外輻射電磁波。(熱成像技術就是依靠這個原理讓我們能在黑暗中“看見”發熱物體的。)

物理奇談!能不能用手機WiFi燒開一壺水?

熱成像技術拍攝的老鼠照片

​於是,熱輻射加熱物體的根本原因也就不難理解了:被輻射物體內部微粒吸收熱輻射,將電磁輻射能轉化為自身動能,加速了自身的“熱運動”。

Wifi可以加熱物體嗎

有了以上的認知,我們幾乎可以從理論上直接給出回答:當然可以!

然而,實際情況是,我們從未感受到過wifi的熱量!理論跟實際出現了矛盾,到底誰出了錯?

其實都沒有錯,問題出在能量密度和能量強度上。

能量密度和能量強度

水滴能使石穿;然而初春時分,我們會欣然的接受綿綿細雨,而不會因雨點的衝擊感到任何的不適。按說,每一滴雨水從高空墜落,到達我們身上時速度是非常大的,而這麼多雨滴“砸”在我們身上卻不會“砸”疼我們。這就是能量密度不同引發的不同現象。

至於能量強度,顧名思義就是物體能量大小的表徵,能量密度與能量強度共同決定著能量受體的實際感受,阿怪這裡給出一個不嚴謹的感受公式:能量感知強弱=能量密度×能量強度。

所以,現在我們能非常嚴謹的給出回答:wifi可以加熱物體,但是由於wifi所輻射的電磁能量密度和強度極其微弱,所以我們通常感受不到wifi的熱量。

物理奇談!能不能用手機WiFi燒開一壺水?

​強迫症患者的計算

其實,截至上面的分享,很多朋友心中的疑惑已經被打消了。但對於阿怪這種打破砂鍋問到底型的強迫症患者來說,一定要再進一步弄清楚,到底一個手機wifi需要多久才能燒開一壺水!於是有了下面的計算:

假設有一壺常溫(20℃)1kg的水;已知水的比熱容為4.2×1000J/(Kg·℃)

則燒開這壺水需要的熱量Q=1kg×4.2×1000J/(Kg·℃)×(100-20)℃=336000焦耳

又,wifi發送功率約50毫瓦

於是加熱時間=336000焦耳÷0.05瓦÷60秒÷60分÷24小時=77.78天

也就是說,不考慮熱損耗的情況下,一臺手機的wifi需要77.78天就能燒開一壺水!

看來時間也並不長嘛,阿怪決定花70多天的時間來試試!

物理奇談!能不能用手機WiFi燒開一壺水?

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