Πώς λειτουργεί ένας φούρνος μικροκυμάτων;

Η ακτινοβολία είναι ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρεται η θερμότητα σε ένα φούρνο μικροκυμάτων. Τα μικροκύματα είναι εξαιρετικά ικανά να διεγείρουν και να δονούν τα μόρια του νερού και δεδομένου ότι το φαγητό είναι κυρίως νερό, η έντονη κίνηση των μορίων δημιουργεί διαμοριακή τριβή, η οποία δημιουργεί τη θερμότητα για το μαγείρεμα του φαγητού.

Μια μέρα, αφού πέρασε μπροστά από ένα ραντάρ μικροκυμάτων στο οποίο δούλευε, ο Αμερικανός μηχανικός Percy Spencer διαπίστωσε ότι η σοκολάτα στην τσέπη του είχε λιώσει. Ο Spencer συνειδητοποίησε ότι η έντονη ενέργεια μικροκυμάτων που εκπέμπεται από τα μαγνητρόνια δεν μπορούσε μόνο να χρησιμοποιηθεί για το κυνήγι εχθρών στον πόλεμο, αλλά και να μαγειρέψει ζυμαρικά πότε-πότε.

Αυτή η ανακάλυψη ήταν επαναστατική και καθαρά τυχαία, ένας συνδυασμός επιθέτων που βρίσκουμε ακαταμάχητα απολαυστικό. Το πρώτο τρόφιμο που ο Spencer μαγειρεύτηκε σκόπιμα με φούρνο μικροκυμάτων – και αμφιβάλλω ότι αυτό αποτελεί έκπληξη – ήταν το ποπ κορν. Το δεύτερο είδος που μαγείρεψε χωρίς να το ακουμπήσει σε φλόγα, από απόσταση σαν από καθαρή μαγεία, ήταν ένα αυγό, το οποίο έσκασε στο πρόσωπο ενός από τους πειραματιστές. Η στιγμή ήταν ιστορική.

Ο Percy Spencer με έναν πρωτόγονο φούρνο μικροκυμάτων.

Η Raytheon, η εταιρεία που είχε απασχολήσει τον Spencer, κατέθεσε αμέσως δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια συσκευή που θα μαγείρευε ή θα ξαναμάγειρε τα τρόφιμα κλείνοντάς τα και στη συνέχεια βομβαρδίζοντάς τα με φούρνους μικροκυμάτων. Η συσκευή, χωρίς καμία απολύτως σημασία για τη δημιουργικότητα, ονομαζόταν απλώς φούρνος μικροκυμάτων. Πώς λειτουργεί όμως κανείς; Γιατί έλιωσε η μπάρα σοκολάτας;

Ακτινοβολία

Η θερμότητα μεταξύ μιας πηγής και ενός δέκτη μπορεί να μεταφερθεί με τρεις τρόπους:αγωγιμότητα, όταν τα δύο βρίσκονται σε άμεση επαφή, όπως όταν αγγίζετε ένα ζεστό φλιτζάνι. συναγωγή, όταν η θερμότητα μεταφέρεται από ένα μέσο, ​​συνήθως ρευστό, όπως όταν ο ζεστός αέρας έρχεται σε επαφή με ψυχρότερο αέρα. και τέλος, η ακτινοβολία, όταν η θερμότητα μεταφέρεται μέσω ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, το οποίο δεν απαιτεί μέσο για να διαδοθεί, όπως η θερμότητα που μεταδίδεται από το φως του ήλιου που ταξίδεψε εκατομμύρια μίλια μέσα στον κενό χώρο. Τα μικροκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα, η ακτινοβολία είναι ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρεται η θερμότητα σε ένα φούρνο μικροκυμάτων.

Οι τρεις τύποι μεταφοράς θερμότητας.

Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές πώς κατανέμεται η θερμότητα σε όλο το φαγητό που υποβάλλεται στα κύματα. Τα μικροκύματα είναι εξαιρετικά έμπειρα στο συναρπαστικό και δονούμενο μόρια του νερού, και δεδομένου ότι το φαγητό είναι ως επί το πλείστον νερό, η έντονη κίνηση των μορίων δημιουργεί διαμοριακή τριβή, η οποία δημιουργεί τη θερμότητα για το μαγείρεμα του φαγητού. Ωστόσο, γιατί το μόριο του νερού; Λοιπόν, γιατί είναι ένα εξαιρετικό δίπολο.

Γιατί τα μικροκύματα στοχεύουν μόρια νερού

Ένα μόριο νερού σχηματίζεται όταν δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται με ένα μόνο άτομο οξυγόνου. Το μόριο, ωστόσο, έχει σχήμα ανάποδο "Y". τα δύο θετικά άτομα υδρογόνου συμπιέζονται μεταξύ τους στο ένα άκρο, ενώ το πολύ αρνητικό άτομο οξυγόνου προσκολλάται στο άλλο. Επομένως, το ένα άκρο του μορίου εμφανίζει θετικό φορτίο, ενώ το αντίθετο άκρο αρνητικό φορτίο:το μόριο σχηματίζει ένα δι- κοντάρι.

Το μόριο του νερού είναι ένα εξαιρετικό δίπολο. (Φωτογραφία:Wikimedia Commons)

Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο έρχεται σε επαφή με ένα δίπολο, το δίπολο προσπαθεί να ευθυγραμμιστεί με το φορτίο του πεδίου, αλλά τα μικροκύματα δεν είναι ένα οποιοδήποτε ηλεκτρικό πεδίο. είναι ένα ταχέως εναλλασσόμενο. Καθώς το πεδίο εναλλάσσεται, το ίδιο συμβαίνει και με την ευθυγράμμιση του διπόλου, δηλαδή το δίπολο περιστρέφεται. Το μόριο του νερού που τίθεται σε τέτοια έντονη περιστροφή από τα μικροκύματα εκκινεί άλλα μόρια σε έντονη περιστροφή. Σύντομα, κάθε μόριο νερού διεγείρεται και περιστρέφεται. Η δονητική ενέργεια που διαχέεται αυξάνει τη θερμοκρασία του τροφίμου.

Γιατί Μικροκύματα;

Η ενέργεια ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος αυξάνεται με την αύξηση της συχνότητάς του, οπότε γιατί δεν χρησιμοποιούμε υπέρυθρες ή υπεριώδεις ακτίνες για να μαγειρέψουμε το φαγητό πιο γρήγορα και αποτελεσματικά; Οι υπέρυθρες ή υπεριώδεις ακτίνες δεν χρησιμοποιούνται επειδή απορροφώνται από την επιφάνεια του τροφίμου πριν φτάσουν στο νερό από κάτω. Τα μικροκύματα, ωστόσο, μπορούν να διεισδύσουν σε μεγαλύτερα βάθη, όπου βρίσκεται το νερό. Η θέρμανση του κρέατος με υπέρυθρες ή υπεριώδεις ακτίνες μπορεί να το κάνει να «φαίνεται» ζεστό, αλλά η σάρκα από κάτω θα παραμείνει άψητη. Τούτου λεχθέντος, η παρατεταμένη θέρμανση υπερύθρων θα ζεστάνει τελικά και το κρέας, κάτι που είναι εμφανές στο κανονικό ζέσταμα, όταν κάποιος μαγειρεύει στη σόμπα. Στην πραγματικότητα, πολλοί φούρνοι βασίζονται στην υπέρυθρη ακτινοβολία.

Ηχώ! (Φωτογραφία:buykitchenstuff.com)

Στη συνέχεια, υπάρχουν ραδιοκύματα – ηλεκτρομαγνητικά κύματα ακόμη χαμηλότερων συχνοτήτων. Γιατί δεν τα χρησιμοποιούμε; Δεν θα ήταν ακόμα πιο διεισδυτικοί, όπως προκύπτει από την τάση; Τα ραδιοκύματα στην πραγματικότητα χρησιμοποιήθηκαν για τη θέρμανση των τροφίμων ακόμη και πριν από τα μικροκύματα! Ωστόσο, επειδή το μεγαλύτερο μέρος της σύγχρονης τεχνολογίας επικοινωνίας βασίστηκε σε ραδιοκύματα, η συνέχιση της χρήσης τους για τη θέρμανση τροφίμων θα είχε σίγουρα προκαλέσει ηλεκτρονικές παρεμβολές.

Τέλος, ενώ η θέρμανση σε φούρνο μικροκυμάτων είναι ο πιο γρήγορος και αποτελεσματικός τρόπος μαγειρέματος φαγητού, δεν μπορεί να ζεσταθεί όλα τα τρόφιμα με την ίδια ευκολία. Προφανώς, τα τρόφιμα γεμάτα υγρασία θερμαίνονται πιο εύκολα. Ωστόσο, τα τρόφιμα που περιέχουν ζάχαρη ή λίπος απαιτούν μεγαλύτερη προσπάθεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η διπολική κίνηση των μορίων τους είναι πολύ μικρότερη από την κίνηση των διπόλων των μορίων του νερού.

Επίσης, πρέπει να αποφεύγετε το ψήσιμο οποιουδήποτε φαγητού σε μικροκύματα σε μεταλλικό δοχείο. Το γεγονός ότι τα μέταλλα αντανακλούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι η αρχή λειτουργίας του ραντάρ. Εάν ταΐζετε έναν φούρνο με ένα μεταλλικό μπολ, το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας των μικροκυμάτων, σαν μεταλλικό πλοίο, θα αντανακλάται από αυτό.

Να θυμάστε ότι οι φούρνοι μικροκυμάτων είναι κατασκευασμένοι με τρόπο που δεν επιτρέπει στα κύματα να τους διαφύγουν, έτσι η ανακλώμενη ενέργεια αναπηδά από τους τοίχους και αντανακλάται ξανά από το μεταλλικό μπολ. Αυτό που προκύπτει είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου:η ενέργεια συσσωρεύεται και προκαλεί τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του φούρνου να φτάσει σε επικίνδυνα επίπεδα, τα οποία θα μπορούσαν τελικά να αναγκάσουν τον φούρνο να εκραγεί στο πρόσωπό σας. Εάν ο κίνδυνος να συμβεί αυτό δεν είναι προφανής σε εσάς, ίσως θα πρέπει απλώς να επιμείνετε στα ποπ κορν του φούρνου μικροκυμάτων!