Comment les micro-ondes cuisent-ils les aliments ?

Vous utilisez probablement un micro-ondes presque chaque jour de votre vie, mais vous ne réalisez peut-être pas exactement comment il fonctionne. Beaucoup craignent qu’elles puissent vous donner le cancer ou vous nuire d’une autre manière, mais pourquoi ne pas prendre le temps d’apprendre la science pour réaliser que ce n’est pas ainsi que les micro-ondes fonctionnent.

Les micro-ondes, les ondes, sont en fait une forme d’énergie qui est utilisée dans les micro-ondes, l’appareil, pour chauffer vos aliments. En termes de longueur d’onde et de fréquence, les micro-ondes se situent entre le rayonnement infrarouge et les ondes radio. Au cas où cette forme de référence ne vous dirait rien, un micro-ondes mesure environ 12 centimètres de crête à crête, soit 10^-2 mètres. Cette longueur d’onde est facilement absorbée par la plupart des aliments, en particulier par les molécules d’eau, ce qui provoque le réchauffement de l’aliment. Nous entrerons bientôt dans les détails, mais passons à la question la plus importante : les micro-ondes donnent-elles le cancer ?

Malgré ce que votre grand-mère a pu vous dire, les particules qui composent un micro-ondes, les photons, ne possèdent pas assez d’énergie pour provoquer le cancer. Des ondes similaires mais plus puissantes comme les ultraviolets et les rayons X possèdent plus d’énergie par photon et peuvent provoquer le cancer.

Maintenant que nous comprenons ce qu’est exactement une micro-onde, comment fonctionnent les fours à micro-ondes eux-mêmes ? Le magnétron est la technologie de base des fours à micro-ondes. Non, ce n’est pas le nom d’un robot transformateur, il s’agit plutôt essentiellement d’un moteur à haute tension pour créer des micro-ondes. Un transformateur électrique convertit le courant alternatif de 120 volts d’une prise murale en 4000 volts ou plus pour alimenter le magnétron. Cette haute tension chauffe un filament au cœur du magnétron, qui libère l’énergie excédentaire sous forme d’électrons. Ces électrons s’envolent normalement de la cathode (filament) vers l’anode (bornes positives), mais un aimant circulaire les renvoie vers le filament. Cette courbure de l’aimant à l’état solide fait que les électrons volent dans une sorte de boucle.

À plus grande échelle, comme ces électrons étant envoyés hors du filament et volant en boucles, des micro-ondes sont créées. Essentiellement, les électrons en boucle volent devant les bornes de l’anode en permanence. Lorsqu’un électron passe devant une ouverture entre les anodes, il crée une micro-onde. Imaginez que vous soufflez sur l’extrémité ouverte d’une bouteille.

Comprendre comment un four à micro-ondes, ou plus précisément un magnétron, crée des micro-ondes est essentiel, mais comment ces ondes réchauffent-elles ensuite vos poches chaudes ? Eh bien, les micro-ondes sont transmises par le magnétron à travers une antenne. Les micro-ondes rebondissent ensuite à l’intérieur du boîtier métallique du micro-ondes selon différents schémas. Ces ondes sont ensuite facilement absorbées par les molécules d’eau des aliments. Les molécules absorbent l’onde, ce qui les fait vibrer et convertit l’énergie en chaleur. Les aliments à faible teneur en eau ne sont normalement pas affectés par les micro-ondes. C’est également le principe de base des matériaux sûrs pour les micro-ondes.

En creusant davantage pour comprendre pourquoi l’absorption des micro-ondes par les molécules d’eau fait chauffer les aliments, nous devons nous pencher sur les champs électriques. Les molécules d’eau, tout comme les aimants, sont chargées positivement d’un côté et négativement de l’autre. Les micro-ondes sont également positives à leur crête supérieure, et négatives à leur crête inférieure. Lorsqu’une micro-onde frappe une molécule d’eau, celle-ci tente de s’aligner sur le champ de l’onde. Comme les micro-ondes sont en fait des ondes, leurs champs positifs et négatifs sont constamment en mouvement, 2,5 milliards de fois par seconde dans le cas des micro-ondes. Ce phénomène, combiné aux efforts de la molécule d’eau pour s’aligner sur les champs changeants, entraîne des vibrations. Qui dit vibration dit friction et qui dit friction dit chaleur.

Nous savons donc ce que sont les micro-ondes et nous savons comment elles chauffent les aliments, mais pourquoi chauffent-elles les aliments si vite et pourquoi y a-t-il souvent des points froids dans nos aliments ?

Les micro-ondes chauffent les aliments si vite parce qu’elles cuisent toutes les parties des aliments en même temps. Une poêle ne cuit les aliments que par conduction, lorsque les aliments sont en contact avec la poêle. Comme les micro-ondes traversent tous les aspects de l’aliment en cours de cuisson, celui-ci peut être chauffé simultanément à l’intérieur et à l’extérieur. Mais, cela signifie également qu’il peut y avoir des points froids en raison de la nature des ondes.

Les points froids dans les aliments cuits au micro-ondes sont causés lorsque les micro-ondes s’annulent mutuellement. Lorsqu’un côté positif d’une onde et un côté négatif d’une onde se rencontrent, ils s’annulent pour égaler aucune onde. En y réfléchissant de manière plus rudimentaire, je l’ai décomposé en cette équation primée :

(1 chaleur) + (-1 chaleur) = 0 chaleur

Ceci provoque des « zones mortes » dans les micro-ondes où aucun chauffage ne se produit. C’est pourquoi la plupart des micro-ondes modernes comprennent un plateau tournant. La rotation déplace les aliments dans et hors des zones mortes produisant un chauffage plus uniforme.

Ceci couvre à peu près tout ce qui est impliqué dans le fonctionnement des micro-ondes modernes. Ces appareils sont devenus cruciaux pour notre routine quotidienne et impliquent une quantité décente de science et d’ingénierie. Avec un peu de chance, maintenant, vous ne pourrez plus jamais regarder un micro-ondes de la même façon.

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