Cuptorul cu microunde e o chestie foarte mișteaux, care bineînțeles că a fost demonizată de sfertodocți, pentru că suntem încă mental la nivelul de Ev Mediu și ne bucurăm când găsim vrăjitoare vinovate pentru cancerele noastre cele de toate zilele.

Doar că nu. Microundele nu cauzează cancer. Pot cauza arsuri, dacă te expui la ele ca prostul, dar asta e valabil și la expunerea la căldură. Soluția e să nu fii prost. Și pentru că asta nu funcționează mereu, cuptoarele cu microunde au mecanisme de siguranță, ca să elimine complet posibilitatea expunerii accidentale: de exemplu, nu funcționează cu ușa deschisă. 

1. Fizica din spate

Hai să vedem ce sunt alea microunde. V-am tot spamat cu undele în ultima vreme, și deci sigur vă aduceți aminte și de undele electromagnetice: sunt unde care se propagă și prin vid, prin alternanța câmpurilor electrice și a celor magnetice. Adică orice câmp electric care oscilează generează un câmp magnetic perpendicular pe el, care generează un câmp electric, care generează un câmp magnetic etc etc etc. Țineți minte chestia asta, că o să fie utilă mai târziu.

În funcție de lungimea de undă (distanța între două vârfuri de val ale undei) și frecvență (numărul de oscilații pe secundă), undele electromagnetice au diferite proprietăți. 

Vedeți în poza de mai sus că microundele sunt situate în spectrul electromagnetic între undele radio și cele infraroșii (căldură). Radiațiile ionizante, adică alea care sunt nocive pentru ființele vii, sunt cele din stânga, adică X și gamma. Cu cât ne mutăm mai spre dreapta, radiațiile devin mai puțin nocive la expunere protejată. Deci relaxați-vă, mkay? Nu orice undă electromagnetică face bubă. 

Dacă vreți să măsurați singuri lungimea de undă a microundelor, puteți să vă jucați cu niște mozarella (sau cașcaval): luați o tavă, puneți mozarella, puneți în cuptor 30-40 secunde, fără farfuria rotitoare. Scoateți, măsurați unde s-a topit mozarella și aflați lungimea de undă. 

Experimentul se bazează pe forma de val a undei. Când unda trece prin punctul 0, energia lor e 0 și deci nu topește mozarella. Când ajunge la maxim, mozarella se topește.

2. Cuptorul cu microunde

Toți știți cum arată, deci un desen mediocru făcut de mine nu este relevant, așa că v-am scris pe el niște cool facts despre cuptorul cu microunde:

    1. Lungimea interioară a cuptorului este un multiplu al lungimii de undă. Undele se reflectă de pe pereții interiori ai cuptorului.
    2. Cuptorul are la ușă un grilaj metalic, care ține microundele în interior (e adică o cușcă Faraday).
    3. Microundele se “plimbă” de-a lungul cuptorului. Asta înseamnă că ar încălzi supa doar în anumite locuri (cam cum a făcut cu mozarella). Farfuria rotitoare mișcă alimentele relativ la microunde, ca să asigure încălzirea uniformă.
    4. Magia se întâmplă în laterala cuptorului, și e cauzată de un dispozitiv foarte fain – magnetronul.

3. Magnetronul

În primul rând, să stăm 2 secunde să ne bucurăm de numele total awesome al sculei care generează microunde. Magnetron. În altă viață, ar fi putut juca în Transformers. Așa, se bucură numai tocilarii și profele de fizică de el. Și voi, dacă aveți vreun pic de suflet. 

Magnetronul deci. 

Uite o poză cu el. Ca principiu, nu e un dispozitiv complicat.

Microundele sunt generate de magnetron sub influența combinată a câmpului electric (anodul pozitiv atrage electronii negativi emiși de catod) și a celui magnetic generat de cei doi magneți permanenți din capete (care centrifughează electronii). Când norul de electroni format prin acțiunea combinată trece pe lângă cavitățile din anod (găurile alea), se produce rezonanță – cam ceea se întâmplă atunci când sufli deasupra unei sticle. Rezultatul e că în cavități se produc microunde. 

Ele sunt transmise în cuptor prin ghidul de unde și gata cu teoria, că deja v-am pierdut. 

4. Cum încălzesc microundele supa

Microundele fac moleculele de apă din alimente să danseze. Dacă nu mă credeți, încercați sa încălziți o felie de pâine uscată. Merge? Nu, pentru că nu conține apă (destulă).

Ca să înțelegeți cum se întâmplă asta, trebuie să vedem cum arată o moleculă de apă.

 

Atomul de oxigen are nucleul format din 8 protoni (și 8 neutroni, dar ăia sunt irelevanți pentru microunde). Atomul de hidrogen are doar 1 proton. Fiecare atom de oxigen “împarte” cu 2 atomi de hidrogen câte un electron de pe înveliș (asta se cheamă legătură covalentă, adică shareuită). 

Molecula este neutră dpdv electric, dar pentru că cei 8 protoni (pozitivi) al oxigenului atrag mai mult electronul shareurit cu atomul de hidrogen (care are doar un amărât de proton în nucleu), molecula de apă este ușor polarizată: adică e un pic mai negativă pe o parte și un pic mai pozitivă pe celaltă.

Acum revenim la propagarea câmpului electromagnetic (prima poză din articol). Mai știți faza cu câmpul magnetic? Fix ăla atrage moleculele polarizate de apă, ca un magnet. Ele încearcă să se alinieze cu câmpul magnetic al microundei.

Noh. Problema apei e că microunda are frecvența de 2,45 GHz, adică oscilează de 2,45 miliarde de ori pe secundă. Adică direcția câmpului magnetic se schimbă de 4,9 miliarde de ori pe secundă (de două ori pe fiecare oscilație completă). Asta face moleculele de apă să o ia razna la propriu, și să vibreze ca nebunele.

Vibrația cauzează frecare între molecule și deci emisie de căldură (dacă nu mă credeți, frecați-vă mâinile una de alta, și vedeți dacă se încălzesc). Ta-daaa! Supă caldă. 

Cool fact: microundele nu pot dezgheța mâncarea, pentru că apa înghețată are o structură cristalină mai legată, și nu lasă loc moleculelor să vibreze. Modul defrost funcționează cu pelicula minusculă de apă dezghețată de la suprafața mâncării și este complet neeficient. Mai bine folosiți cuptorul electric.

TL;DR – Microundele

  • Nu cauzează cancer
  • Sunt generate de magnetron, care este cel mai cool nume pentru un dispozitiv din istoria fizicii
  • Încălzesc mâncarea făcând moleculele de apă să danseze
  • Cuptorul e o cușca Faraday, deci microundele rămân înăuntru
  • Sunt un mod sigur și comod de a încălzi mâncarea
  • Nu cauzează cancer
  • Nu cauzează cancer