¿Es posible que una papa se incendie después de 10 minutos en el microondas?

"Debería estar bien" es como decir 'bueno, hay muy pocas probabilidades de que algo salga mal'. No tengo idea de cuáles son las probabilidades, pero sí, es posible.

Había cocinado papas en el microondas muchas veces, y luego tuve un incidente bastante extraño que describí en otra pregunta sobre las papas en el microondas , e incluí enlaces a otros incidentes de personas que mencionaron que les sucedió.

Desde entonces, he tenido algunos años para pensar en lo que sucedió, y hay algunas posibilidades además de lo que mencioné originalmente:

• No sé cuántos años tenían las papas. Podrían haber sido mayores y un poco secos.
• Estaba medio dormido, y es posible que no los haya tocado un par de veces. No sé si eso podría haber provocado que la piel se separara de la carne de la papa y que se secara y se incendiara.

Sentí que esto necesitaba una respuesta física.

tl; dr: es poco probable pero no imposible: tenemos que hacer algunas suposiciones poco realistas para que funcione para un tamaño razonable de patata

Considere una patata esférica homogénea en el vacío*:

Según Wikipedia , las papas contienen un 79 % de agua, un 17 % de carbohidratos (principalmente almidón), un 2 % de proteína y un 2 % de fibra. Las cifras que he visto en otros lugares varían en un pequeño porcentaje, por lo que podemos simplificar a 80 % de agua y 20 % de almidón (las propiedades térmicas de los alimentos ricos en proteínas y fibra son similares a las del almidón puro, por lo que podemos tratarlos como el mismo).

El agua tiene una capacidad calorífica específica de 4,3 kJ/kg/°C y el almidón de 1,75 kJ/kg/°C. Eso significa que nuestra patata modelo tiene una capacidad calorífica específica de 3,7 kJ/kg/°C (un valor medido real es un poco más bajo, 3,43 kJ/kg/°C, pero como veremos, el agua domina los resultados).

Primero consideramos la energía calorífica requerida para llevar la papa al punto de ebullición del agua (100°C), asumiendo una temperatura inicial de 20°C (temperatura ambiente), y una papa que pesa 0.2 kg (poco menos de media libra, una patata asada pequeña). 0,2 × 80 × 3,7 = 59,2 kJ. 1 kJ es 1 kW durante 1 s, por lo que un microondas de 1 kW, 100 % eficiente, calentaría esta patata hasta el punto de ebullición en aproximadamente 1 minuto. Esto es considerablemente más rápido que lo realista por varias razones, y esto es algo con lo que estamos familiarizados:

• Las microondas no penetran hasta el centro, por lo que gran parte de la papa se calienta solo por conducción.
• Mientras esto sucede, la superficie caliente está perdiendo calor hacia su entorno por convección, conducción y radiación.
• Los hornos de microondas no son 100 % eficientes en la entrega de su potencia indicada a los alimentos, aunque es sorprendentemente difícil obtener cifras sobre las pérdidas.

Una vez que la temperatura de la patata sea de 100°C, no seguirá subiendo; en cambio, el calor se dedicará a evaporar el agua que contiene. El calor latente de vaporización del agua es de 2300 kJ/kg o 460 kJ para nuestra patata. Esto está lo suficientemente cerca de otros 8 minutos (total 9 hasta ahora) a 1 kW, antes de que podamos comenzar a superar los 100 ° C hirviendo toda el agua (supongo que la papa es isotérmica, lo que por supuesto no es cierto, pero estas escalas de tiempo son lo suficientemente largas para un flujo de calor significativo).

Una vez que hayamos hervido toda el agua, podemos comenzar a calentar la patata seca restante (almidón). Sólo nos queda el 20% de la masa (es decir, 0,04 kg de almidón, cuyo calor específico es de 1,75 kJ/kg/°C). El calor rojo es de al menos alrededor de 700 ° C (para el acero, pero la papa se carbonizaría hasta convertirse en carbón a temperaturas más bajas y el carbón debería estar lo suficientemente cerca del acero). El aumento adicional de 600 °C requeriría otros 600 × 0,04 × 1,75 = 42 kJ de energía, o 42 segundos.

Así que es casi posible calentar una patata de 200 g en un microondas en 10 minutos, pero solo si:

• desprecie todas las pérdidas de calor (excepto las debidas a la expulsión del agua), que serían significativas. No entraré en detalles, pero la patata tendría un área de superficie de 154 cm ² y radiaría solo 12 W netos a 100 °C, pero 168 W a 400 °C (justo por debajo de la temperatura de autoignición, y una fracción significativa de la potencia de entrada). La placa/plato giratorio quita algo de calor por conducción, y realmente no podemos descuidar la convección (pero es difícil, de ahí la suposición de un vacío).
• suponga una eficiencia de microondas del 100 %.

Por otro lado, asumimos que la combustión no libera energía, y si podemos llevar el almidón seco a su temperatura de autoignición de 410°C ( Wikipedia ), se quemará, liberando una gran cantidad de calor (el calor de combustión del almidón es 17,5 mJ/kg, pero mucho de esto se pierde en la papa).

Otro punto que hace más probable que se queme es que en realidad no necesitamos llegar a cero agua en toda la papa antes de que parte de ella pueda comenzar a quemarse. Esto significaría que una mayor parte del calor de quemar algunas papas es útil para calentar el resto, y sería de particular interés si el plato giratorio del microondas estuviera atascado o si hubiera un punto de acceso que recibió mucha más energía que el resto. Un efecto similar sería causado por partículas conductoras (por ejemplo, de metal) en la patata, ya que harían que una pequeña región se calentara mucho. Estos realmente no encajan con la quema uniforme que se muestra en la foto.

Quienes estén interesados ​​en la física pueden consultar The Thermal Properties of Potato , T. Yamada 1970 . Está en japonés con un resumen en inglés, pero las cifras dan resultados claros para la capacidad calorífica específica y la conductividad térmica. Un modelo térmico unidimensional sería un interesante problema de física de pregrado.

* no es estrictamente necesario, pero por una vez es una simplificación sensata, y nosotros, los físicos, rara vez tenemos la oportunidad de seguir este estereotipo.

Cociné una papa, una de tamaño mediano en mi microondas Samsung anoche en la configuración inteligente "Patata"... la cosa se incendió, se incendió y quemó el techo interior del microondas, lo derritió... No funciona en absoluto ahora

Acabo de calentar puré de papas, después de 12 segundos hubo un destello, abrí la puerta y el olor a quemado era horrible

10 minutos a temperatura alta deberían estar bien para una papa mediana a grande. Supongo que es posible que se queme si es una papa muy pequeña o si la papa está muy deshidratada. Esperaría que produjera una gran cantidad de humo maloliente antes de que realmente se incendie, por lo que probablemente notará que salió mal antes de que necesite un extintor de incendios.

¡Sí! ¡Es absolutamente plausible! ¡Acabo de calentar una papa en el microondas y brillaba de color rojo por dentro, parecía una briqueta de carbón!