Co om s’es scalfa la llet t al miicroon nes? El forn microoones és un dels inventss més po opulars del segle s XX gràcies a la rap pidesa am mb què esccalfa els aliments i la seva exxtremada eficciència en l’ús d’electric citat ja qu ue només escalfa eels alimentss. La differència principal p eentre un forn co onvencional i un forn microones rau en la manera d’escaalfar els alim ments. Els prrimers consegueixen incrementtar la temperatura ac d’allò que estic e cuinannt mitjançant la onducció del calor. Per tant, la cocc ció es co prrodueix de foora cap a dinns. A més, de egut a l’e evaporació de partícules d’aire a la Microones. Fotografia F de Flickkr d’EduDori&Co su uperfície deel menjar a causa de d la co onducció del calor, puc oobtenir una crosta c més seca s i cruixeent. Els segonns, en canvi, posen els àttoms i les moolècules d’aiggua, greix i sucres s en moviment. m L’increment dee velocitat en e els àtomss està íntimament lligat a l’increme ent de temperatura. Com m que tots els àtoms es posen p en mo oviment, méss o menys alhhora, diem que q en un foorn microonees el menjarr es cou de dins cap a fora i en prrincipi, no ess creen crosstes a l’exteerior. e movimentt? Doncs grràcies a les ones Com aconsegueix un microoones posar els àtoms en electromagnètiquues de baixaa freqüènciaa anomenade es microonees. Aquestess ones tenen una 2 i són s absorbid des per l’aiggua, els greixos i els su ucres. freqüüència aproxximada de 2’5GigaHz Penetren els alim ments fins a 2’5cm i fann vibrar les molècules d’aigua. Les parts no aquoses miques s’escalfen per coontacte. Altrees elements, com ara elss plàstics, els vidres i alggunes ceràm a radiiació i per tant, t no s’esscalfen. Finalment, cal qque anem molt en no abbsorbeixen aquesta comppte amb els metalls m perquuè aquests reeflecteixen le es ones micrroones i per això el nostrre forn microoones córrer perill de fer--se malbé. a propiettat interessant dels fornss microones és la funcióó que els peermet descon ngelar Una altra alimeents. Aquestaa descongelaació es produeix de form ma tan ràpidaa que no dónna temps a que q es reproodueixi la flora microbianna. Per tant, és molt méss saludable que q desconggelar manualment. De feet, podem fer servir el fornn microones per eliminarr les bacteriss de les esponges que utilitzem per frregar els platts. t de poder fer totes acccions, els forns f microo ones tenen dues d parts m molt importan nts: el Per tal circuit de control, que és la part on trobem m el dia i l’ho ora, el tempooritzador i elss botons sele ectors m l’aparell i el magnetró, que es trooba a l’interiior de de pootència i teemps per onn manipulem l’estructura del forn. El maagnetró és la part dell forn microoones que genera les ones electromagnètiquues. Està form mat per una bobina i un imant que l’eenvolta i norm malment el trrobem tapatt per una plaaca difusora. D’altra baanda, també podem trobaar altres eleements necessaris
1
com són la cavitat de cocció, el plat giratori, la porta del forn amb una finestra especial, la tecla de posada en marxa, la tecla d’obertura o la llum interior.
Què fa un professional de l’enginyeria? Els enginyers i enginyeres dissenyen dispositius com el magnetró que són capaços de generar ones microones que escalfen els nostres aliments. S’encarreguen de vetllar per la salut de tots aquells que fan servir aquests tipus d’aparells, per tant estudien totes les possibilitats de fuites, de pèrdues de corrent, etc. A més, també han de dissenyar tota l’estructura electrònica que hi ha darrera del circuit de control.
T'has preguntat alguna vegada... Com escalfa un forn convencional i quines parts té? Per què els metalls reflexen les ones microones?
Enllaços: http://ca.wikipedia.org amb paraules clau Forn micrones http://ca.wikipedia.org amb paraula clau microones (radiació)
http://youtube.com amb les paraules clau “Cómo funciona un microondas (desde dentro)” http://youtube.com amb la paraula clau Magnetrón
2
L’experiència Construïm un model cinètic - Necessitem un espai gran. Material necessari: 1. Quatre fustes o objectes que delimitin un espai concret
2.
Bales de colors diferents
3. Pilotes g 4. Diversos alumnes voluntaris Procediment: Delimitem un espai al terra de la classe o al pati, que representarà l’interior del forn microones. Col·loquem bales d’un color i les pilotes. Les bales i les pilotes representaran els àtoms i molècules dels diferents elements que hem situat dins del nostre microones simulat. Les bales de color blau, per exemple, representaran les molècules d’aigua, greixos i sucres. Les pilotes, en canvi, simularan els àtoms i molècules d’altres objectes com el vidre o la ceràmica. Un dels alumnes es col·locarà a una de les bandes del recinte que hem preparat simulant ser el magnetró i llençarà les bales de color vermell que representaran els fotos (la partícula de la llum) corresponent a la longitud d’ona de les ones electromagnètiques microones. Veureu que si aquest/a alumne/a comença a llençar les bales amb força i cap a totes les direccions farà moure les altres bales, en canvi no aconseguirà moure les pilotes més grans. Si voleu seguir jugant, un parell d’alumnes poden col·locar-se a l’interior del recinte considerat l’interior del microones. Aquests nois i/o noies faran el paper de metalls i es dedicaran a fer rebotar les partícules que els arribin del noi o noia que fa de magnetró. Veureu que en un moment, la cosa es complicarà força. Doncs bé, un efecte semblant, fan els metalls dins del microones i és per això que acaben sortint espurnes.
3
Explicació: El forn microones és un forn elèctric que escalfa els aliments posant en moviment les molècules d’aigua, greixos i sucres. Això ho aconsegueix perquè una part del forn microones anomenada magnetró envia ones electromagnètiques microones, és a dir, de baixa freqüència i gran longitud d’ona (aproximadament de 2’5GigaHz). Els estudis sobre què és la llum, han portat als científics a creure que la llum té un comportament dual, d’ona i de partícula. Per tant, podem considerar que aquestes ones electromagnètiques microones tenen unes partícules associades, els fotons de microones. Els fotons de microones aconsegueixen posar les molècules d’aigua en moviment perquè tenen mides similars, i en canvi no aconsegueixen posar altres molècules en moviment perquè tenen mides molt diferents. En aquest model simplificat que hem preparat les bales de dins del microones representen les molècules d’aigua, i les bales que llença l’alumne/a que fa de magnetró són els fotos microones. Com podeu observar són de mides similars i per tant, al xocar es poden en moviment. Les pilotes, en canvi, representen les molècules del plàstic que en ser més grans, no es veuen afectades pels fotons microones. Aquest model és molt simplificat, i cal recordar als alumnes que els àtoms i molècules mai estan totalment quiets. En un sòlid vibren al voltant de la seva posició d’equilibri. De fet, aquesta vibració està associada a la temperatura. Si estiguessin totalment quiets voldria dir que aquest cos es trobaria a 0ºK (-273’15ºC), el zero absolut, però fins ara ningú ha aconseguir refredar un objecte fins a temperatures tan baixes.
4