Microondas: ¿por qué cocinan los alimentos?

El mecanismo principal relacionado con la cocción por microondas es la interacción entre el componente de campo eléctrico alterno del campo electromagnético de microondas de 2400 Mhz y las moléculas polares del contenido de agua de los alimentos. Esto le da a las moléculas de agua energía cinética rotacional. Luego, la energía cinética de rotación se aleatoriza mediante colisiones entre moléculas de agua, lo que aumenta la energía cinética de traslación de las moléculas. Eso, a su vez, da como resultado un aumento en la temperatura de los alimentos, cocinándose así los alimentos.

Es un error común pensar que los hornos de microondas "calientan" los alimentos. El calor es la transferencia de energía únicamente debido a la diferencia de temperatura. Los hornos de microondas no cocinan como un horno convencional que usa calor. La transferencia de energía a la comida involucrada con los hornos de microondas es trabajo. Es decir, el trabajo que realiza el campo eléctrico alterno sobre el dipolo de la molécula de agua.

¿Estás diciendo que las microondas aumentan la energía de rotación de una molécula en la que entra la onda? ¿Por qué las microondas aumentan la energía cinética de rotación? Tengo mucha curiosidad de cómo las microondas que entran en una molécula aumentan la energía de rotación de esa molécula.

Sí.

Hay dos formas de verlo, una utilizando el modelo de ondas (clásico) y otra desde el modelo de partículas (cuántico).

Modelo de onda:

El siguiente diagrama es quizás una forma cruda de mostrar cómo el componente del campo eléctrico de la onda electromagnética interactúa con una molécula de agua que induce la rotación. Las moléculas de agua son un dipolo eléctrico debido a la disposición espacial de los dos hidrógenos en un extremo y un átomo de oxígeno en el otro. En general, es eléctricamente neutro, pero es positivo en un extremo y negativo en el otro formando un dipolo, como se muestra.

Cuando la onda electromagnética se propaga más allá de la molécula, el componente del campo eléctrico alterna en polaridad. Cuando lo hace, la molécula se alinea (rota) con el campo debido a las fuerzas de atracción y repulsión. Eso le da a las moléculas energía cinética rotacional.

Modelo de partículas (fotones):

En el modelo de fotones (partículas), la energía cuántica de los fotones de microondas está en el rango de 0,00001 a 0,001 eV, que está en el rango de energías que separan los estados cuánticos de rotación y torsión molecular. Entonces, en este modelo, puede ver la transferencia de energía electromagnética de microondas en forma de fotones absorbidos por los dipolos de la molécula, lo que hace que experimenten rotación y torsión.

Para una descripción más detallada de la interacción de la radiación electromagnética con la materia, visite el siguiente sitio: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod3.html

Espero que esto ayude.

Cuando comienza a cocinar, el magnetrón toma electricidad del tomacorriente y la convierte en ondas de radio de alta potencia . El magnetrón lanza estas ondas hacia el compartimento de alimentos. La comida se coloca en un plato giratorio, girando lentamente para que las microondas la cocinen de manera uniforme. Las microondas rebotan de un lado a otro en las paredes metálicas reflectantes del compartimento de alimentos, al igual que la luz rebota en un espejo. Cuando las microondas alcanzan la comida en sí, no rebotan simplemente. Así como las ondas de radio pueden atravesar las paredes de su casa, las microondas penetran dentro de los alimentos. A medida que viajan a través de él, hacen que las moléculas de su interior vibren más rápidamente.Las moléculas vibrantes lo calientan, por lo que cuanto más rápido vibran las moléculas, más caliente se vuelve la comida. Así, las microondas transmiten su energía a las moléculas de los alimentos, calentándolos rápidamente.

En lenguaje sencillo. El microondas cocina los alimentos generando energía cinética entre las moléculas de los alimentos.