Проектная работа "Опасность микроволновых волн"

Муниципальное Бюджетное Учреждение Дополнительного образования

  «Станция юных натуралистов»

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

 «Опасность микроволновых волн»

Автор проекта:

                                             Креймак Александр,

ученик 9 класса

Руководитель проекта:

Лапина Татьяна Петровна,

педагог дополнительного образования

МБУ ДО «Станция юных натуралистов»

Новокузнецкий городской округ, 2024

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………... 3

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕЧЕЙ……….… 5

1. История открытия микроволновых волн ……………………………….…. 5
2. Что такое микроволны ……………………………………………………… 6
3. Принцип работы микроволновой печи ………………………………..…... 6

ГЛАВА 2. «Утекает» ли излучение из микроволновок? ……….…………….. 8

ГЛАВА 3. ПЛЮСЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ ……………….. …….….… 9

ГЛАВА 4. МИНУСЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ ………………………….. 11

ГЛАВА 5. УСТРОЙСТВО МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ …………….….…… 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………… 15

ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………….. 16

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ ………………………….. 17

ВВЕДЕНИЕ

Проблема. Достижения научно-технического прогресса несут удобство и благополучие человечеству. Однако они же таят в себе и определенные опасности. Этим опасностям посвящают телепередачи, пишут статьи в газетах, о них не устают предупреждать врачи.

  Чаще всего, говорят о вредном воздействии бытовых электроприборов, упоминая при этом слово «излучение». Однако мало кто знает, что за этим словом стоит, каким бывает излучение и так ли уж вредно его воздействие на организм человека. В быту к наиболее опасным электромагнитным источникам относятся микроволновые печи, холодильники, а также телевизоры, стиральные машины и компьютеры.

В последнее время многие приобретают для домашнего пользования микроволновые печи. Есть мнение, что они представляют опасность для здоровья человека. В России в 1976 году микроволновые печи были запрещены из-за их вредного воздействия на здоровье. Запрет был снят в начале 90-х годов двадцатого века.

Вероятно, те люди, которые собирается покупать микроволновую печь, задаются вопросом, действительно ли она приносит вред, стоит ли ее покупать. Ведь в своем доме каждый человек должен быть уверен, что ничто не угрожает его здоровью. У многих людей в домах и квартирах, в том числе и у меня, есть микроволновая печь, поэтому я считаю, что тема моего проекта не потеряла своей актуальности и в начале 21-го века.

Цель работы: проанализировать информацию о микроволновом излучении и понять, вредна ли микроволновая печь при использовании в быту.

Задачи:                                                                                                  

1)  анализ научных данных для определения возможных рисков и опасностей микроволнового излучения для человека;                                                 

2) познакомиться с устройством и принципом работы СВЧ - печи;

3) разработать анкету и провести социологический опрос о влиянии микроволнового излучения на организм человека среди учащихся моего класса;

4) проанализировать результаты анкетирования;

5) разработать рекомендации пользователям СВЧ – печи и создать буклет.;

6) оформить и защитить проектную работу.

Методы исследования:

• Изучение и анализ научной литературы.
• Анкетирование школьников.
• Анализ результатов социологического опроса.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕЧЕЙ

1.1 История открытия микроволновых волн

Микроволновая печь или СВЧ-печь −  электроприбор, предназначенный для быстрого приготовления или подогрева пищи, размораживания продуктов в быту с использованием электромагнитных волн дециметрового диапазона (обычно с частотой 2450 МГц).

Подобно многим другим открытиям, существенно повлиявшим на повседневную жизнь людей, открытие теплового воздействия микроволн произошло случайно. В 1942 году американский физик Перси Спенсер работал в лаборатории компании «Райтеон» с устройством, излучавшим сверхвысокочастотные волны. Разные источники по-разному описывают события, случившиеся в тот день в лаборатории. По одной версии, Спенсер положил на устройство свой бутерброд, а сняв его через несколько минут, обнаружил, что бутерброд прогрелся до середины. По другой версии, разогрелся и растаял шоколад, который был у Спенсера в кармане, когда он работал возле своей установки, и, осененный счастливой догадкой, изобретатель кинулся в буфет за сырыми кукурузными зернами. Поднесенный к установке попкорн вскоре с треском начал лопаться.

  В 1945 году Спенсер получил патент на использование микроволн для приготовления пищи, а в 1947-м на кухнях госпиталей и военных столовых, где требования к качеству пищи были не столь высоки, появились первые приборы для приготовления пищи с помощью микроволн. Эти изделия фирмы «Райтеон» высотой в человеческий рост весили 340 кг и стоили 3000 долларов за штуку.

Первая "гражданская" микроволновка - это Radarange (1947). Она была похожа на холодильник (высота примерно составила 1,8 м), весила 350 кг, имела мощность 3000 Вт и требовала водное охлаждение. Ее довели до ума в компании Raytheon (компания занималась радарными системами, там работал изобретатель микроволновки Перси Спенсер).

В 1954 году появилась первая серийная модель -- Radarange 1611. Мощностью в два раза меньше   - 1600 Вт, по цене порядка $2.000. Она использовалась, в основном, тоже в солдатских столовых и столовых военных госпиталей.

Компания Tappan в 1955 году выпустила первую домашнюю микроволновую печь, стоившую $1.295. Успехом это изделие не пользовалось.        

1.2 Что такое микроволны

Микроволновое, или сверхвысокочастотное (СВЧ), излучение − это электромагнитные волны длиной от одного миллиметра до одного метра, которые используются не только в микроволновых печах, но и в радиолокации, радионавигации, системах спутникового телевидения, сотовой телефонии и т.д. Микроволны существуют в природе, их испускает Солнце.

В бытовых микроволновых печах используются микроволны, частота ν которых составляет 2450 МГц. Такая частота установлена для микроволновых печей специальными международными соглашениями, чтобы не создавать помех работе радаров и иных устройств, использующих микроволны.

1.3 Принцип работы микроволновой печи

Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно: это молекулы и жиров, и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды − самого распространенного в природе вещества.

Каждый кусочек овощей, мяса, рыбы, фруктов содержит миллионы дипольных молекул. В отсутствие электрического поля молекулы расположены хаотически. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, "плюсом" в одну сторону, "минусом" в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 1800. Частота микроволн 2450 МГц. За один период волны поле меняет свое направление дважды: был "плюс", стал "минус", и снова вернулся исходный «плюс». Значит, поле, в котором находятся наши молекулы, меняет полярность 4 900 000 000 раз в секунду. Под действием микроволнового излучения молекулы кувыркаются с бешеной частотой и в буквальном смысле трутся одна о другую при переворотах.

        Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи. Продукты нагреваются под действием микроволн примерно так же, как нагреваются наши ладони, когда мы быстро трем их друг о друга.                                 Они работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см. Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов: прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.

ГЛАВА 2. «УТЕКАЕТ» ЛИ ИЗЛУЧЕНИЕ ИЗ МИКРОВОЛНОВОК?

Как указывает ряд авторов, при использовании микроволновой печи источником утечки служит ее дверца. Ситуация усугубляется и тем, что в основном пользователь находится именно со стороны дверцы при приготовлении или разогревании пищи. Мнение исследователей по этому поводу разнятся. то объясняется законами физики: уровень излучения зависит от расстояния до источника. Это значит, что в расстоянии метра от печи излучение не сможет достать вас, а даже если и достанет, то вреда не принесет Электромагнитный фон возле СВЧ-печей выше, чем природный. Он составляет около 5 ГГц, вреда человеку не наносит, безопаснее электромагнитных излучений солнца, которое мы видим каждый день.

ГЛАВА 3. ПЛЮСЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ

Плюсы микроволновой печи:

• Экономия времени. Благодаря своей высокой скорости нагрева, микроволновая печь позволяет быстро приготовить пищу, сэкономив вам время.                                                          
• Гораздо меньше по размерам, намного быстрее в скорости приготовления пищи;
• Микроволновая печь проста в использовании, позволяя вам быстро разогреть или приготовить еду с помощью нескольких нажатий кнопок.

По сравнению с плитой, микроволновая печь имеет ряд преимуществ, как готовка, разогрев и варка, в ней могут иметься также гриль и даже выпечка. Она гораздо меньше по размерам, намного быстрее в скорости приготовления пищи. Существует даже мнение, что для пищи, приготовленной правильно в микроволновой печи характерен более изысканный вкус, поскольку большая часть полезных веществ не успевает улетучиться, что часто случается во время приготовления пищи традиционным способом. Таким образом, микроволновая печь помогает нам быстро, легко, эффективно разморозить, разогреть, сварить и зажарить пищу. Она экономит наше время, электроэнергию, сохраняет витамины и минеральные вещества. Она даже бережет здоровье людей, т.к. при жарке экономит масло, а ведь жареная пища на масле содержит канцерогены.    

Американские ученые заявляют, что благодаря микроволновкам в Америке снизилось заболевание раком желудка: потому, что в пищу, приготовленную в микроволновке, не добавляется масло.

И способ приготовления напоминает самый щадящий - паровой.
Также СВЧ волны в два раза лучше сохраняют витамины и минералы в пище из-за небольшого времени приготовления.

В Институте питания РАН подсчитали, что при приготовлении еды на плите разрушается до 60 процентов витамина С, а под воздействием микроволн − всего от 2 до 25 процентов.

Многие сталкивались с ситуацией, когда нужно быстро приготовить принесенного из магазина замороженного цыпленка. Для того, чтобы его разморозить, требуется несколько часов. Микроволновая печь справится с разморозкой минут за 20, и еще через 20 минут у вас на столе будет стоять аппетитная курочка.

Кроме быстрой и аккуратной разморозки, микроволновая печь умеет то, что ни газовой, ни электрической печи не "по зубам".

Например, разогрев пищи. Не сложно быстро разогреть на сковороде гречневую кашу или сварить сардельки. Но как быть с блюдами, которые нельзя перемешивать: слоеные блюда, блины, пироги, пицца или с теми, которые при разогреве на сковороде могут сильно обжариться или потерять свой эстетический вид, например, печеночный торт? И здесь снова на помощь приходит микроволновая печь. Причем после разогрева в ней продукты выглядят так, как будто они только что приготовлены.

ГЛАВА 4. МИНУСЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ

Минусы микроволновой печи:

• Ограничения в использовании. Микроволновая печь может быть ограничена в использовании для определенных типов блюд, таких как запеченные продукты или те, которые требуют хрустящей корочки.
• Потенциальный риск для здоровья. Некоторые исследования связывают использование микроволновой печи с потерей питательных веществ в пище и их замещением вредными веществами.

   Недостатком считается несколько искусственный вкус блюд, приготовленных в микроволновой печи. Многие отмечают, что если блюдо приготовлено на плите или в духовке, оно обладает более натуральным и приятным вкусом, нежели то же самое блюдо, приготовленное той же самой хозяйкой, но уже с использованием микроволновой печи.

До сих пор среди ученых ведутся дискуссии об опасности микроволнового излучения для человека. Было выявлено, что самое неблагоприятное воздействие на человека оказывает регулярное и продолжительное облучение магнитным полем, показатель которого превышает 0,2 микротесла, такой уровень присущ лишь промышленным установкам. Причем вред здоровью наносят эти частоты при более чем восьмичасовом ежедневном воздействии на протяжении нескольких лет.  Ни корпус, ни любая иная часть печи, ни помещенные в печь продукты питания не накапливают электромагнитное излучение микроволнового диапазона. Как только печь выключается, излучение микроволн прекращается.
             Тем, кто опасается даже близко подходить к микроволновой печи, нужно знать, что микроволны очень быстро затухают в атмосфере.
Как следствие столь сильного затухания, вклад микроволн в общий фон окружающего нас электромагнитного излучения не выше, чем, скажем, от телевизора, перед которым мы готовы сидеть часами без всякого опасения, или мобильного телефона, который мы так часто держим у виска.

С точки зрения медицины, вредного влияния на продукты питания не отмечено. Микроволновая печь -  безопасное и защищенное от вредного воздействия металлическими стенками устройство. Стекло, расположенное в дверке печи, покрыто экраном из металлической сетки.

Воздействие магнетрона возможно лишь на близком расстоянии от печи, не более 5см, и только в случае нахождения на этом расстоянии длительное время, около 8 часов. Во всем остальном микроволновая печь абсолютно безопасна, и пища, приготовленная в микроволновке, не имеет отличий от приготовленной иным способом.

           Опыт применения миллионов микроволновых печей во многих странах в течение последних десятилетий доказал неоспоримые удобства этого способа приготовления пищи − быстроту, экономичность, простоту пользования. Сам механизм приготовления пищи с помощью микроволн, предопределяет сохранение молекулярной структуры, значит, и вкусовых качеств продуктов.

Конечно, у любого устройства имеются свои "плюсы" и "минусы". Но безусловно, одно: микроволновая печь очень удобна в каждой семье.

ГЛАВА 5. УСТРОЙСТВО МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ

Основным элементом печи является генератор СВЧ-энергии, в качестве которого, как правило, используют прибор – магнетрон. Наиболее дорогостоящим элементом питания магнетрона является специальный анодно-накальный трансформатор-стабилизатор.

Рабочая камера печи представляет собой полый резонатор прямоугольной формы с размерами сторон, значительно превышающими длину волны генератора. Возбуждаемые в камере электромагнитные волны не поглощаются сразу в нагреваемом продукте, а многократно отражаются ее стенками. В результате в камере образуются многочисленные стоячие волны электромагнитного поля. Интенсивность полей в камере нарастает до тех пор, пока мощность СВЧ-колебаний, поглощаемая в продукте, не сравняется с мощностью, поступающей от генератора. Локальный нагрев продукта пропорционален квадрату эффективного значения напряженности электрического поля в данной точке.

Поскольку наличие стоячих волн в камере неизбежно, камера оптимальной конструкции должна иметь такие размеры и способ возбуждения, чтобы суперпозиция всех стоячих волн обеспечивала максимальную равномерность нагрева продукта. Но, к сожалению, на практике обеспечить идеальную равномерность нагрева невозможно. Поэтому для повышения равномерности нагрева продукта в рабочей камере печи обычно применяют, в том или ином виде, механическое движение. Это может быть вращающаяся подставка, на которой располагается нагреваемый продукт, вращающаяся антенна, ось вращения которой совпадает с осью симметрии рабочей камеры, а диаграмма направленности излучения имеет специальную несимметричную форму, вращающаяся крыльчатка с металлическими лопастями, расположенными вблизи излучателя, либо сочетание вращающейся подставки с питанием рабочей камеры двумя излучателями от разветвленного волновода.

Дверь рабочей камеры представляет собой конструктивно довольно сложный и очень ответственный узел, т. к. именно она предотвращает утечку во внешнюю среду СВЧ-энергии. По периметру дверь имеет высокочастотный дроссельный затвор. Для того чтобы он снижал уровень утечки СВЧ-энергии до допустимого значения, необходимо обеспечить хорошее прилегание плоскости двери к лицевой поверхности рабочей камеры. Практически зазор не должен превышать 0,5 мм. В этом случае плотность потока энергии во внешнее пространство будет на допустимом уровне. Для обеспечения такого зазора в процессе производства предъявляются очень жесткие требования к плоскостности лицевой поверхности рабочей камеры и ответной поверхности двери.

Для того, чтобы в еще большей степени обеспечить безопасность использования печи, открытая щель дроссельного затвора заполняется специальной пластмассой, поглощающей энергию микроволн. Блок управления печи обеспечивает ее работу по заданной программе, а также выключение печи при нарушении блокировок, превышении температуры на магнетроне, трансформаторе и в рабочей камере. В качестве линии связи для передачи СВЧ-мощности от магнетрона к излучателю, питающему рабочую камеру печи, обычно используют прямоугольный волновод. Конструкцию волновода и излучателя выбирают так, чтобы обеспечить нормальное согласование нагруженной рабочей камеры с магнетроном. Кроме того, для обеспечения равномерности нагрева излучатель должен возбуждать в камере достаточно большое число типов волн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе своего исследования на основе систематизации и обобщения теоретического материала были поставлены и решены ряд задач:

1. я ознакомился с устройством и принципом работы СВЧ - печи;
2. произвел сбор и анализ имеющейся информации по проблеме исследования;
3. разработал рекомендации по безопасному использованию СВЧ-печи.

В моей работе нет конкретного ответа на вопрос: «Вредна или полезна микроволновая печь?»  Ведь даже ученые еще не пришли к единому мнению и продолжают изучать ее влияние на здоровье человека. Любой бытовой прибор, может приносить пользу, а может нанести вред.  

После анализа информации можно дать следующие рекомендации:

1. Внимательно читать инструкцию, следовать рекомендациям производителя.
2. Соблюдать меры предосторожности при использовании микроволновой печи
3. Во время работы микроволновой печи находиться от нее не ближе, чем на расстоянии вытянутой руки.

Я думаю, что моя работа может быть полезной всем пользователям микроволновой печи. Учащиеся должны знать преимущества и недостатки использования современной техники.

В заключение хочется сказать, что мы должны помнить, что наше здоровье зависит только от нас. И выбор остается за нами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Киссель Ренате. Микроволновая печь. – М.: Ниола 21 век, 2005. – 206.с.
2. Орлова Л. Польза или вред? Микроволновая печь. – М.: Харвест, 2010. -144 с.
3. Вред и польза микроволн для здоровья. – URL: http://shilovo-meg.medgis.ru – Текст электронный.
4. Вред и польза микроволн для здоровья человека. – URL: http://gastronom.ru – Текст электронный.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕЧЕЙ

1. Если нужно приготовить в микроволновке, например, большой кусок мяса, лучше не включать печь на полную мощность, а работать на средней мощности, но необходимо увеличить время пребывания куска в печи. Тогда тепло из наружного слоя успеет проникнуть вглубь и хорошо пропечет внутреннюю часть куска мяса, снаружи мясо не подгорит.
2. Жидкие продукты, например, супы, лучше периодически помешивать, вынимая время от времени кастрюльку из печи. Таким образом, тепло проникает внутрь емкости с супом.
3. Внимательно читать инструкцию, следовать рекомендациям производителя.
4. Соблюдать меры предосторожности при использовании микроволновой печи
5. Во время работы микроволновой печи находиться от нее не ближе, чем на расстоянии вытянутой руки.