Cet article explique comment les micro-ondes chauffent les aliments rapidement et efficacement. Découvrez le secret de la façon dont les micro-ondes chauffent les aliments uniquement par résonance.
« 30 secondes au micro-ondes, c'est bien ». C'est une phrase que l'on retrouve souvent sur de nombreux plats instantanés de nos jours. Mais comment ce micro-ondes rapide et pratique est-il né ? Le micro-ondes a été inventé par accident pendant la Seconde Guerre mondiale par Percy Spencer, un scientifique américain qui travaillait sur le radar. En étudiant les ondes radio pour améliorer son radar, il s'est rendu compte que les bonbons qu'il avait dans sa poche avaient fondu à cause des ondes, il a donc développé le micro-ondes. La capacité de réchauffer les aliments rapidement et efficacement a fait du micro-ondes l'un des appareils électroménagers les plus courants et les plus essentiels.
Mais comment fonctionne un micro-ondes pour réchauffer des aliments sans chauffer les parois ni l’air à l’intérieur ? Pour comprendre cela, nous devons d’abord connaître les « micro-ondes » qui sont générées à l’intérieur du micro-ondes. Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques, un type de lumière. La lumière est un champ électromagnétique se propageant dans l’espace sous forme d’ondes. Parce que la lumière se présente sous forme d’ondes, elle présente de nombreuses similitudes avec les ondes telles que nous les connaissons.
En utilisant les ondes comme exemple, examinons deux caractéristiques importantes des ondes : la fréquence et la longueur d'onde. La fréquence correspond à la fréquence à laquelle les vagues arrivent et la longueur d’onde correspond à la distance qui les sépare. Pour rendre cela plus facile à comprendre, imaginez un navire dans l’océan secoué par les vagues. Si les vagues sont rapprochées, le bateau montera et descendra fréquemment. Dans ce cas, les vagues rapprochées signifient que la longueur d'onde est courte, et le balancement fréquent du bateau signifie que la « fréquence » est élevée. Des longueurs d'onde plus longues signifient des intervalles plus longs entre les ondes, donc en général, plus la longueur d'onde est grande, plus la fréquence est petite.
La lumière, un type d'onde, est classée selon sa longueur d'onde ou sa fréquence, et la lumière dont les longueurs d'onde sont comprises entre 1 millimètre et 1 mètre est appelée micro-ondes. Si l’on considère que la lumière visible que nous percevons avec nos yeux a une longueur d’onde de 0.00039 mm (violet) à 0.00079 mm (rouge), on peut voir qu’elle a une longueur d’onde très longue par rapport à la lumière visible. Comme nous l’avons vu dans l’exemple d’onde ci-dessus, une longueur d’onde plus longue signifie que la fréquence des micro-ondes est inférieure à celle de la lumière visible.
Ce sont ces micro-ondes qui chauffent réellement les aliments à l'intérieur du four à micro-ondes. Les micro-ondes chauffent les aliments en chauffant les molécules d'eau, qui sont présentes en grande quantité dans la plupart des aliments, c'est pourquoi les aliments sont chauffés sans chauffer le bol ou l'intérieur du four à micro-ondes. Le principe selon lequel les micro-ondes chauffent les molécules d'eau sans rien chauffer d'autre est appelé « résonance ». Récemment, le Technomart de Séoul a dû être évacué parce que les étages supérieurs du bâtiment vibraient, et on disait que les vibrations causées par des dizaines de personnes s'entraînant dans la salle de sport étaient amplifiées par le phénomène de résonance.
La « résonance » est un phénomène qui se produit lorsqu'une force périodique est appliquée à un objet et que la vibration de l'objet coïncide avec la période de la force périodique, ce qui fait que la vibration devient très importante. La fréquence à laquelle l'objet vibre est appelée sa fréquence naturelle. Pour comprendre ce phénomène, prenons l'exemple de la poussée d'une balançoire. Pour obtenir une balançoire plus grande, il est non seulement important de pousser fort, mais aussi de bien choisir le moment de la poussée. Quelle que soit la force que vous appliquez, si vous poussez dans la direction opposée au mouvement de la balançoire, celle-ci s'arrêtera. Si vous utilisez une petite quantité de force, mais que vous l'appliquez périodiquement lorsque la balançoire est à son extrémité arrière, vous pourrez faire en sorte que la balançoire devienne de plus en plus grande.
La fréquence naturelle est le nombre de fois où la balançoire oscille au cours d’une période de temps donnée. La fréquence propre est une valeur unique déterminée par les propriétés d'un matériau et, dans le cas d'une balançoire, par la longueur de la corde. Les balançoires plus longues mettent plus de temps à vibrer une fois que les balançoires plus courtes, elles ont donc une fréquence naturelle plus basse. Pour obtenir un grand swing, vous devez synchroniser la poussée avec le swing, vous devez donc pousser un swing court plus souvent qu'un swing long, qui a une fréquence naturelle plus élevée. Lorsque la fréquence de la force de poussée correspond à la fréquence naturelle de l'objet, celui-ci vibre fortement en raison de la résonance.
Le principe du chauffage des molécules d’eau est similaire. Examinons d’abord la forme d’une molécule d’eau. Une molécule d'eau est composée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène, et l'atome d'oxygène est chargé d'un pôle (-) par rapport à l'atome d'hydrogène, donc l'atome d'oxygène est le pôle (-) et l'atome d'hydrogène est le pôle (+). ) pôle de la molécule d’eau dans son ensemble. En raison de la présence de ces pôles (+) et (-), la molécule d'eau est forcée par la lumière, ce qui provoque la rotation de la molécule d'eau, c'est-à-dire que la molécule d'eau devient une « balançoire » et la lumière appliquée à la molécule d'eau devient la « force de poussée » sur la balançoire.
Les molécules d'eau, stimulées par la lumière, tournent comme une balançoire. Comme la fréquence naturelle à laquelle les molécules d'eau tournent est la même que celle des micro-ondes, les molécules d'eau entrent en résonance avec les micro-ondes, ce qui les fait vibrer très fort. Dans le cas de la lumière visible, la fréquence est trop élevée pour provoquer une résonance avec les molécules d'eau, ce qui signifie que la balançoire est ralentie par l'application d'une force avant qu'elle n'atteigne l'arrière de la balançoire. Les molécules d'eau qui tournent autant sous l'effet des micro-ondes entrent en collision avec d'autres molécules qui les entourent et génèrent de l'énergie thermique, qui permet de chauffer les aliments.
Ce principe des micro-ondes est particulièrement utile pour les personnes occupées. Par exemple, les employés de bureau préfèrent les micro-ondes car ils peuvent réchauffer rapidement les aliments pendant leurs courtes pauses déjeuner. Les étudiants utilisent aussi souvent les micro-ondes pour préparer des collations rapides. Grâce à ces commodités, les micro-ondes sont largement utilisés non seulement à la maison, mais également dans les bureaux, les écoles et autres lieux. Si vous comprenez comment fonctionnent les micro-ondes, vous comprendrez pourquoi ils ne chauffent que les aliments, pas le bol et les parois.
L’utilisation de ces ondes électromagnétiques invisibles n’est peut-être pas familière au commun des mortels, mais elles sont déjà omniprésentes dans nos vies. Tout comme les principes de la lumière et de la résonance sont cachés dans les micro-ondes, il est amusant de découvrir les principes scientifiques derrière les phénomènes quotidiens. La science est partout autour de nous et comprendre ses principes peut enrichir notre vie quotidienne.
