Fours micro-ondes

1994/12/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Depuis la Préhistoire, l'homme se prépare à manger de la nourriture (viande, par exemple, placée sur le feu) avec des ondes électromagnétiques. Actuellement, il utilise dans les fours micro-ondes un magnétron qui produit des ondes de plus de longueur que l'infrarouge au lieu du feu, mais la base est la même. Dans les deux cas, les ondes électromagnétiques retirent de l'énergie pour chauffer la nourriture.

Donc, voyons brièvement ce que sont les ondes électromagnétiques. Dans les ondes électromagnétiques se propage simultanément le champ électrique et le champ magnétique, en combinant les plans d'oscillation des deux. Oscillations sinusoïdales avec une vitesse d'expansion de 300.000 km/s. La fréquence ou la fréquence des oscillations, quant à elles, peut être très petite ou lente, très grande ou plus rapide, de quelques périodes par seconde à des milliards de périodes par seconde.

Le magnétron qui a les fours à micro-ondes pour la cuisine a un anode cylindrique (1) plein de trous (2). Les orifices sont reliés à l'orifice central où se trouve la cathode chauffée (3) où les électrons sont libérés. Les électrons sont exposés au champ magnétique d'un aimant (4) et au champ électrostatique à haute tension existant entre l'anode et la cathode. Ces deux champs font tourner les électrons sous forme de nuages et la résonance se produit par des ondes à haute fréquence dans les trous. L'anneau de couplage (5) recueille les ondes et les conduit au four.

Le champ magnétique est capable d'actionner à distance. Nous savons que l'aimant peut soulever un clou à une distance (il peut donc travailler). On dit que le champ magnétique a l'énergie potentielle. Le champ électrique présente également des caractéristiques similaires, bien que son influence à longue distance soit moindre. Cependant, la barre en plastique électrifiée peut attirer des fragments de fils ou des fragments de polystyrène expansé. Par conséquent, le champ électrique a également une énergie potentielle et peut fonctionner.

Le champ électromagnétique transporte de l'énergie, mais selon votre fréquence d'oscillation, nous ne la sentirons pas ou nous la sentirons. L'unité de fréquence est le foin, c'est-à-dire une oscillation par seconde, mais le phénomène périodique peut aussi être défini avec sa longueur d'onde. La longueur d'onde est la distance entre deux points d'intensité maximale (ou deux points minimum). La longueur d'onde est la distance entre deux pics consécutifs dans les oscillations qui se produisent en versant la pierre à la surface d'Urgelko.

Dans le cas des ondes électromagnétiques que nous voulons analyser ici, nous dirons que nous sommes très sensibles aux longueurs d'onde entre 0,4 mm et 0,8 ?m (1 mm = millimètre) et que nous les détectons visuellement. Nous nous rendons compte que le flash de l'appareil photo prend l'énergie allumée devant les yeux ou que la lumière du soleil levée. L'état de verre transparent, cependant, ne sentirait rien parce qu'il permettrait le passage de la lumière et n'absorberait pas l'énergie.

En ce qui concerne le rayonnement électromagnétique, il y a des matériaux transparents, d'autres opaques (le rayonnement est absorbé et l'énergie est prise) et d'autres réfléchissants (le rayonnement rebondit sur la surface). Dans la pratique, trois processus sont donnés dans un même matériau (transmission, absorption et réflexion), mais généralement un processus prédomine et les deux autres sont jetables. Tout dépend de la fréquence du rayonnement et de la nature de la substance. Un même élément peut être transparent à une fréquence, opaque à une autre et transparent à la troisième, etc.

Les rayons ultraviolets, les rayons X et finalement les rayons gamma sont plus fréquents que les radiations visuelles que nous recevons. Nous ne voyons pas de rayons ultraviolets, mais notre peau est opaque et très sensible à eux. Ils produisent des brûlures et le remodelage moléculaire peut produire des tumeurs.

Si nous commençons par le rayonnement visible vers des fréquences inférieures, nous avons d'abord les rayons infrarouges. Ils pénètrent plus profondément dans la peau que la lumière visible et absorbant son énergie est chauffée. La chaleur du four ou du feu est reçue à distance et on sent que la peau et les vêtements sont chauffés.

Le puissant rayonnement infrarouge émis par la chaudière de Labegarai, brûle la peau à proximité et brûle les vêtements. Les rayons infrarouges sont de longueur d'onde entre 1 mm et 1 mm. De là commence le champ de micro-ondes, radar, radiotélescope et micro-ondes de cuisine.

Toutes les ondes de toutes les fréquences et longueurs mentionnées jusqu'ici sont des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire de la même nature. Cependant, leurs effets dépendent des caractéristiques électriques et magnétiques du matériau qu'ils capturent, mais aussi de l'effet soi-disant échelle. En d'autres termes, à des fréquences très élevées, les longueurs d'onde sont semblables à celles des molécules et les rayons X ou gammes affectent directement les particules atomiques, les atomes et les molécules. Ce sont des radiations ionisantes. Ils traversent presque tous les corps organiques (avec une plus grande difficulté pour les métaux), mais en passant le rayonnement les charges sont réarrangées sur les atomes (c'est à dire, l'atome est ionisé).

Les rayons ultraviolets sont moins pénétrants. Les métaux sont presque entièrement réfléchissants, mais pénètrent dans les corps organiques à faible profondeur. À partir de la lumière visible, les métaux sont absolument réfléchissants pour toutes les longueurs d'onde, mais cela ne se produit pas dans les tissus animaux. Ils peuvent atteindre plus de profondeur que les rayons ultraviolets et pénétrer quelques centimètres avant leur absorption totale.

De là, les radiations de longueurs d'onde supérieures à plusieurs mètres, comme les rayons X, traversent les corps organiques. Les ondes radio, par exemple, traversent l'arbre ou l'animal clair comme le verre. La longueur d'onde de la longueur d'onde à la micron infrarouge jusqu'à la longueur d'onde des micro-ondes de 30 cm est donc la plus grande profondeur et absorption du rayonnement dans les corps organiques.

Lorsque le rayonnement est absorbé, l'énergie est également absorbée, qui dans les tissus des animaux se transforme en chaleur. Comme la longueur d'onde du rayonnement infrarouge est de la même taille que la cellule, l'absorption commence dans les premières cellules trouvées, c'est-à-dire à peu de profondeur. L'énergie électromagnétique se transforme en agitation moléculaire, augmentant la température de surface. Cela s'est produit chaque fois que depuis la préhistoire l'homme a placé le morceau de viande à côté du tas de nuages (sans toucher le feu). En fait, le rayonnement infrarouge émis par ces flammes est celui qui a été absorbé et chauffé à la surface de la viande. Les infrarouges font peu à l'intérieur et c'est pourquoi la viande est brûlée à l'extérieur, mais elle reste crue et rouge à l'intérieur. L'intérieur de la viande ne brûle jamais, même si la chaleur de la peau est transmise lentement par la conduite sur tout le morceau. Ainsi, la viande ou le poisson est préparé aujourd'hui sur des brochettes et des grillades.

Depuis la Préhistoire, l'être humain se prépare à manger des aliments avec des ondes électromagnétiques. Actuellement, il utilise dans les fours micro-ondes un magnétron qui produit des ondes d'une longueur légèrement supérieure à l'infrarouge au lieu du feu, mais la base est la même.

Si l'on veut réchauffer l'intérieur du morceau de viande comme la peau, on doit utiliser un rayonnement d'une longueur d'onde d'environ dix centimètres, mais ce type de rayonnement n'est pas celui émis par le feu ou par les résistances électriques qui sont placées à la hauteur de l'effet Joule. Pour cela, il faut un générateur spécial qui émet des ondes radio, appelé magnétron.

Le magnétron a d'abord été utilisé dans les radars en 1935, mais en 1947 les militaires ont également commencé à l'utiliser dans la cuisine. Le magnétron est comme une lampe à vide. Il se compose d'un anode ou corps cylindrique positif et d'une cathode négative chauffée à l'intérieur par un filament à basse tension. Entre l'anode et la cathode on applique une tension entre 4.000 et 5.000 volts et un aimant permanent crée un champ magnétique de grande intensité sur l'axe de l'anode.

Sans ce champ magnétique, l'attraction du champ électrique à haute tension permettrait d'attirer radialement les électrons émis par la cathode élevée. Mais s'il n'y avait que du champ mégétique, les électrons décriraient la courbe et retourneraient à la cathode. Quand il y a les deux champs (électrique et magnétique), les électrons ont un mouvement composite et comme l'hélice de différents bras se forment les nuages d'électrons. Comme on le voit dans l'image, l'anode a des trous à l'intérieur qui sont communiqués par des rainures avec le trou central, où se trouve la cathode. En tournant, le nuage d'électrons produit des ondes électromagnétiques. La longueur de ces ondes est déterminée par le diamètre des trous (trous de résonance). Ces ondes recueillent les pièces appelées anneaux de couplage et sont envoyés au four où les aliments sont trouvés.

En pratique, une fréquence de 2.450 mégahertz correspond à une longueur d'onde de 12,24 cm. Ce type de rayonnement capte la nourriture qui se trouve à l'intérieur du four, mais les aliments (viandes, lait, pommes de terre, etc. ), principalement, contiennent de l'eau, de 75% à 90%. L'effet des micro-ondes sur l'eau est donc essentiel. La molécule d'eau n'est pas électriquement neutre mais appelée molécule polaire. En eux cohabitent deux charges électriques égales mais de signe contraire formant un dipôle électrique. Dans le champ électrique, la boussole se comporte comme dans le champ magnétique, c'est-à-dire qu'elle est orientée dans la direction des lignes de champ.

Lorsque les micro-ondes traversent l'eau ou le corps très hydraté, toutes les molécules sont orientées dans la direction du champ électrique de ces ondes, mais comme ce champ change des milliards de fois par seconde, les molécules sont basées sur cette fréquence. Ces oscillations signifient des millions de collisions, c'est-à-dire une augmentation de l'agitation des molécules, aussi bien en fréquence qu'en amplitude. En conséquence, la température corporelle augmente.

L'énergie que contiennent les micro-ondes est transformée en chaleur, mais cette chaleur se produit également à quelques centimètres de profondeur et pas seulement sur la surface (comme avec les infrarouges).

Avec les ondes infrarouges, quand la personne sent le rayonnement s'éloigne. Quoi qu'il arrive, il vous arrivera sur la peau, mais si le rayonnement des micro-ondes vous attrape, pour réaliser, il réchauffera également les tissus internes. C'est pourquoi il est dangereux de circuler autour des radars et c'est pourquoi les micro-ondes qui sont fabriqués pour une utilisation dans la cuisine ont des mécanismes de sécurité.