¿Cuál es el principio del calentamiento industrial por microondas?
El medio calentado generalmente se puede dividir en dieléctricos moleculares no polares y dieléctricos moleculares polares. Las moléculas polares no muestran polaridad en ausencia de un campo eléctrico externo. Si este medio se coloca en un campo eléctrico externo, cada molécula polar formará una disposición ordenada a lo largo de la dirección de la fuerza del campo eléctrico y se inducirán cargas opuestas en la superficie del dieléctrico, un proceso llamado polarización. Cuanto más fuerte es el campo eléctrico externo, más fuerte es la polarización. Cuando el campo eléctrico aplicado cambia de dirección, las moléculas polares también forman una disposición ordenada en la dirección opuesta.
Si se aplican un campo eléctrico alterno y un campo magnético, las moléculas polares se magnetizarán repetidamente de forma alterna. Cuanto mayor sea la frecuencia del campo eléctrico alterno, más rápido las moléculas polares se polarizarán repetidamente. En este momento aumenta la energía cinética del movimiento térmico de las moléculas, es decir, aumenta el calor y también aumenta la temperatura de los alimentos, completando la conversión de energía electromagnética en energía térmica.
La frecuencia de un horno microondas doméstico es de 2450MHz y la dirección del campo eléctrico cambia 2,45 mil millones de veces por segundo. Es concebible que el calor generado sea enorme. Los hornos microondas utilizan microondas para cocinar los alimentos. Están compuestos por un tubo de vacío electrónico, un magnetrón, que genera ondas electromagnéticas de onda ultracorta de 2450 MHz, que se emiten a todas las partes del horno a través del elemento conductor de microondas: la guía de ondas. Hace que las moléculas polares (como agua, grasa, proteínas, azúcar, etc.) de los alimentos vibren a velocidades extremadamente altas de 2,45 mil millones de veces por segundo. Y la fricción causada por la vibración provoca un alto calor dentro de los alimentos para cocinarlos.
En 1946, por casualidad, el estadounidense Spencer descubrió que las microondas derretían caramelos. Resulta que la radiación de microondas puede hacer que las moléculas del interior de los alimentos vibren, generando así calor. En 1947 se presentó el primer horno microondas. Pero sólo en los últimos años la gente utiliza el microondas para cocinar arroz y verduras.
El microondas es un tipo de onda electromagnética. La energía de este tipo de onda electromagnética no sólo es mucho mayor que la de las ondas de radio ordinarias, sino que también tiene "personalidad": las microondas se reflejan tan pronto como golpean el metal, y el metal no tiene forma de absorberlas o conducirlas; puede atravesar vidrio, cerámica y plásticos. Los materiales aislantes como las microondas no consumirán energía; los alimentos que contienen humedad no solo serán impermeables a las microondas, sino que su energía será absorbida.
Los hornos microondas se fabrican utilizando estas características de las microondas. La carcasa exterior de un horno microondas está hecha de acero inoxidable y otros materiales metálicos, lo que puede evitar que las microondas se escapen del horno para evitar afectar la salud de las personas. Los recipientes para alimentos están fabricados con materiales aislantes. El corazón de un horno microondas es el magnetrón. Este tubo de electrones llamado magnetrón es un generador de microondas que puede generar microondas con una frecuencia de vibración de 450 millones de veces por segundo. Este tipo de microondas, invisible a simple vista, puede penetrar los alimentos hasta 5 cm de profundidad y hacer que las moléculas de agua de los alimentos se muevan con ellos. El movimiento violento genera una gran cantidad de energía térmica, por lo que los alimentos se "cocinan". Así funciona el calentamiento por microondas.
Cuando se cocinan alimentos en una estufa común, el calor siempre ingresa gradualmente a los alimentos desde el exterior. Cuando se cocina en un horno microondas, el calor penetra directamente en los alimentos, por lo que la velocidad de cocción es de 4 a 10 veces más rápida que en otras estufas y la eficiencia térmica llega a más del 80%. Actualmente, la eficiencia térmica de otras estufas no se puede comparar con ella.