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Come funzionano i forni a microonde?

Come funzionano i forni a microonde?


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Le microonde sono un dispositivo di cottura molto utile. Sono macchine compatte, minuscole, ma incredibilmente versatili, quindi come funzionano?

C'è un'incredibile quantità di scienza e ingegneria dietro le microonde, ma tutto può essere suddiviso in parti facili da capire e digerire.

I forni a microonde funzionano principalmente generando radiazioni a microonde, che passano attraverso il cibo, cuocendolo. Le microonde non sono specifiche dei forni a microonde, piuttosto sono una forma di onde elettromagnetiche con una lunghezza d'onda nella gamma di frequenza compresa tra 300 MHz e 300 GHz (una lunghezza d'onda di circa 1 me 1 mm). I forni a microonde utilizzano generalmente una frequenza di 2450 MHz (una lunghezza d'onda di 12,24 cm).

Rispetto ad altri tipi di radiazioni, le microonde cadono tra le onde radio, che tendono ad essere più lunghe, e le onde infrarosse, che sono più corte.

Ciò che rende le microonde così specializzate per la cottura è proprio il modo in cui interagiscono con le molecole d'acqua.

La scienza dietro le microonde

All'interno dei forni a microonde, le microonde vengono create utilizzando un dispositivo chiamato magnetron. Al centro, i magnetron sono motori ad alta tensione che emettono energia sotto forma di microonde anziché lavoro meccanico.

All'interno del forno a microonde, un trasformatore aumenta l'elettricità dalla presa a muro, 120V negli Stati Uniti o 110V in Europa, in giro4000 volt. Questa maggiore tensione è necessaria per alimentare il magnetron, provocando il riscaldamento di un filamento al centro del dispositivo. Quando questo filamento si riscalda, vengono rilasciati elettroni. Il forno a microonde mette in funzione questi elettroni.

Un magnete circolare si trova vicino al filamento riscaldato. Normalmente, gli elettroni rilasciati dal filamento sarebbero attratti dall'anodo, ma a causa del posizionamento del magnete, gli elettroni tornano al filamento stesso. Questo ciclo di elettroni è ciò che crea effettivamente le microonde.

Tutto ciò può sembrare un po 'complesso e può essere spiegato senza diagrammi. Per un'immersione più approfondita nella comprensione di come funzionano i magnetron e, in definitiva, le microonde, dai un'occhiata al video qui sotto.

Sei sicuro di stare vicino a un microonde?

Un mito popolare sulle microonde è che possono provocare il cancro. Ciò potrebbe derivare dall'uso della parola "radiazione" nel descrivere il loro funzionamento, nonché dal timore che questa radiazione a microonde possa fuoriuscire dal microonde. La radiazione, in questo caso, si riferisce all'energia che si irradia da una sorgente e non alla radioattività.

Tuttavia, le microonde non contengono energia sufficiente per modificare chimicamente le sostanze attraverso la ionizzazione: sono un esempio di radiazioni non ionizzanti. Altri tipi di onde elettromagnetiche come i raggi ultravioletti e i raggi X possiedono più energia per fotone e quindi possono causare il cancro.

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Le microonde possono, ovviamente, causare riscaldamento e ustioni, ma i forni a microonde sono tutti progettati con una rete metallica sullo sportello dell'elettrodomestico per evitare che le microonde fuoriescano. Queste reti metalliche sono abbastanza grandi per farti vedere il cibo in cottura, ma i fori non sono abbastanza grandi per far scivolare le microonde. I forni a microonde sono inoltre dotati di dispositivi di sicurezza incorporati che non consentono il funzionamento del forno a porta aperta.

Quindi, alla fine della giornata, non ti ammalerai di cancro stando troppo vicino a un microonde perché i raggi non sono ionizzanti e non ti cucinerai neanche.

Quindi, abbiamo superato la scienza di base, ma non abbiamo ancora spiegato perché esattamente le microonde funzionano così bene per riscaldare rapidamente il cibo.

Come le microonde riscaldano le molecole d'acqua

Le microonde utilizzate in un forno a microonde vengono emesse tramite una sorta di antenna che le canalizza nella zona di cottura dell'apparecchio. Le onde sono contenute all'interno dell'apparecchio grazie alle solide pareti metalliche (e porta in rete). Queste microonde vengono quindi assorbite dalle molecole d'acqua all'interno del cibo. L'energia delle microonde fa vibrare rapidamente le molecole d'acqua, riscaldando il cibo.

In sostanza, poiché le molecole d'acqua assorbono facilmente le microonde, che fanno sì che le molecole inizino a vibrare rapidamente, questo diventa un meccanismo per trasformare l'energia delle microonde in energia termica. Proprio come una camma e un rullo sono un dispositivo meccanico per convertire l'energia rotazionale in movimento lineare, così anche le interazioni di microonde e molecole d'acqua sono un modo per convertire l'energia a microonde in energia termica.

Ma perché vibrano solo le molecole d'acqua? Le molecole d'acqua sono polari, nel senso che hanno un lato caricato positivamente e un lato caricato negativamente. Le microonde hanno una cresta positiva e una cresta negativa, proprio come qualsiasi onda. Mentre le microonde si muovono all'interno del forno a microonde, le molecole d'acqua cercheranno di allineare i loro poli con quello del microonde. Poiché le microonde si muovono rapidamente all'interno dell'apparecchio, le molecole d'acqua cercano rapidamente di continuare ad allinearsi con il movimento delle onde.

Quanto velocemente sta accadendo? I campi positivi e negativi delle microonde si muovono a circa 2,5 miliardi di volte al secondo. Quando combini questo effetto con la reazione della molecola d'acqua, puoi iniziare a capire come le microonde cucinano il cibo in modo così veloce ed efficace.

Perché le microonde cuociono in modo non uniforme?

L'ultima domanda a cui dobbiamo rispondere è perché ci sono spesso punti morti all'interno dei forni a microonde. Ad esempio, perché il centro del cibo è spesso molto più freddo dei bordi?

Ciò si verifica perché alcune delle microonde finiscono per annullarsi a vicenda. Spesso, questi punti di cancellazione sono localizzati, il che significa che alcune aree del forno a microonde non ricevono alcun "calore".

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In sostanza, quando il picco di un'onda colpisce la valle di un'altra onda, il risultato è un'onda annullata. Questo è il motivo per cui la maggior parte delle microonde utilizza un piatto rotante per garantire una cottura uniforme.

Quindi, è così che funzionano i forni a microonde. Sono apparecchi che utilizzano magneti per produrre radiazioni elettromagnetiche a una particolare lunghezza d'onda, che è diretta alle molecole d'acqua nel cibo, facendole vibrare e riscaldarsi rapidamente. La prossima volta che cucini qualcosa in un microonde, non la guarderai allo stesso modo.


Guarda il video: Da un microonde ad un arma Radioattiva (Febbraio 2023).