Probabilmente usi un microonde quasi ogni giorno della tua vita, ma forse non ti rendi conto di come funziona. Molti temono che possano darti il cancro o danneggiarti in altri modi, ma perché non dedicare un po’ di tempo a imparare la scienza per capire che non è così che funzionano le microonde.
Le microonde, le onde, sono in realtà una forma di energia che viene usata nelle microonde, l’apparecchio, per riscaldare il cibo. In termini di lunghezza d’onda e frequenza, le microonde rientrano tra la radiazione infrarossa e le onde radio. Nel caso in cui questa forma di riferimento non significhi nulla per te, un microonde è di circa 12 centimetri da cresta a cresta o 10^-2 metri. Questa lunghezza d’onda è facilmente assorbita dalla maggior parte degli alimenti, in particolare dalle molecole d’acqua, che causano il riscaldamento del cibo. Entreremo presto nello specifico di questo, ma passiamo alla domanda più importante: le microonde fanno venire il cancro?
Nonostante quello che potrebbe averti detto tua nonna, le particelle che compongono un microonde, i fotoni, non possiedono abbastanza energia per causare il cancro. Onde simili ma più potenti come gli ultravioletti e i raggi X possiedono più energia per fotone e possono causare il cancro.
Ora che abbiamo capito cos’è esattamente un microonde, come funzionano i forni a microonde? Il magnetron è la tecnologia di base dei forni a microonde. No, non è il nome di un robot trasformatore, piuttosto è essenzialmente un motore ad alta tensione per creare microonde. Un trasformatore elettrico converte 120 volt AC da una presa a muro in 4000 volt o più per alimentare il magnetron. Questa alta tensione riscalda un filamento nel nucleo del magnetron, facendogli rilasciare l’energia in eccesso sotto forma di elettroni. Questi elettroni normalmente volerebbero verso l’esterno dal catodo (filamento) all’anodo (terminali positivi) ma un magnete circolare li piega indietro verso il filamento. Questa piegatura da parte del magnete allo stato solido fa sì che gli elettroni volino in una sorta di loop.
In una scala più grande, come questi elettroni che vengono inviati fuori dal filamento e volano in loop, vengono create le microonde. Essenzialmente, gli elettroni in loop passano continuamente davanti ai terminali dell’anodo. Quando un elettrone vola oltre un’apertura tra gli anodi, crea una microonda. Pensate che sia come soffiare attraverso l’estremità aperta di una bottiglia.
Capire come un forno a microonde o, più specificamente, un magnetron, crea microonde è fondamentale, ma come fanno queste onde a riscaldare le vostre tasche calde? Bene, le microonde sono trasmesse dal magnetron attraverso un’antenna. Le microonde poi rimbalzano all’interno dell’involucro metallico del microonde in diversi modelli. Queste onde sono poi facilmente assorbite dalle molecole d’acqua nel cibo. Le molecole assorbono l’onda che le fa iniziare a vibrare, convertendo l’energia in calore. Gli alimenti a basso contenuto d’acqua non sono normalmente influenzati dalle microonde. Questo è anche il principio alla base dei materiali sicuri per le microonde.
Scavando più a fondo sul perché l’assorbimento delle microonde da parte delle molecole d’acqua causa il riscaldamento del cibo, dobbiamo esaminare i campi elettrici. Le molecole d’acqua, proprio come i magneti, sono caricate positivamente da un lato e negativamente dall’altro. Anche le microonde sono positive nella loro cresta superiore e negative in quella inferiore. Quando una microonda colpisce una molecola d’acqua, la molecola cerca di allinearsi con il campo dell’onda. Poiché le microonde sono in effetti delle onde, i loro campi positivi e negativi sono in costante movimento, -2,5 miliardi di volte al secondo nel caso delle microonde. Questo, combinato con la molecola d’acqua che cerca di allinearsi con i campi che cambiano, significa vibrazione. Vibrazione significa attrito e attrito significa calore.
Quindi sappiamo cosa sono le microonde e sappiamo come riscaldano il cibo, ma perché riscaldano il cibo così velocemente e perché ci sono spesso punti freddi nel nostro cibo?
Le microonde riscaldano il cibo così velocemente perché cuociono tutte le parti del cibo allo stesso tempo. Una padella cuoce il cibo solo per conduzione, dove il cibo è in contatto con la padella. Poiché le microonde passano attraverso ogni aspetto del cibo che viene cucinato, esso può essere riscaldato sia internamente che esternamente simultaneamente. Ma questo significa anche che ci possono essere punti freddi a causa della natura delle onde.
I punti freddi nel cibo cotto a microonde sono causati quando le microonde si annullano a vicenda. Quando un lato positivo di un’onda e un lato negativo di un’onda si colpiscono l’un l’altro, si annullano per non avere nessuna onda. Pensandoci in modo più rudimentale, ho scomposto il tutto in questa premiata equazione:
(1 calore) + (-1 calore) = 0 calore
Questo causa “zone morte” nelle microonde dove non si verifica alcun riscaldamento. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei microonde moderni includono un piatto che gira. La rotazione muove il cibo dentro e fuori le zone morte producendo un riscaldamento più uniforme.
Questo copre quasi tutto ciò che riguarda il funzionamento dei microonde moderni. Questi dispositivi sono diventati cruciali per la nostra routine quotidiana e coinvolgono una discreta quantità di scienza e ingegneria. Speriamo che ora non sarete più in grado di guardare un microonde allo stesso modo.