¿Por qué se tarda tanto en calentar uniformemente la sopa con un microondas?

Lo que hace que su microondas sea "mejor" que una estufa para calentar cosas es que es bastante eficiente para llevar el calor a su comida : el campo de ondas impregna la comida y resuena con moléculas dieléctricas, que luego distribuyen su energía de rotación a su entorno como calor. Esto no depende en gran medida de la conductividad térmica dentro del alimento, ya que se calienta localmente.

En una estufa, todo el calor proviene del quemador de abajo y de alguna manera tiene que llegar a su comida, primero mediante la transferencia del gas/placa caliente al recipiente, y luego de ese recipiente a la comida. Este proceso es muy ineficiente para los alimentos que no están en buen contacto térmico con el recipiente: se obtiene una olla muy caliente y aire tibio en la habitación. Para el agua o la sopa, por otro lado, el contacto térmico con el recipiente es excelente y casi todo el calor que se transfiere al recipiente termina en la comida.

Al final, el hecho de que los tiempos de calentamiento del microondas y de la estufa sean cercanos es principalmente un artefacto del hecho de que su estufa produce mucha más potencia que el microondas: un quemador de 9000 BTU/h equivale a aproximadamente 2,6 kW, mientras que su las salidas habituales de microondas son menos de la mitad), pero es mucho menos eficiente. Para los alimentos no líquidos, la estufa es aún menos eficiente, mientras que la eficiencia del microondas no cambia mucho.

Esto se debe a que el agua tiene una mayor capacidad calorífica (la cantidad de energía que se necesita por kilogramo para aumentar la temperatura en 1 grado) que la carne o las verduras y dado que un plato de sopa suele pesar más que una zanahoria o un trozo de pollo, se necesita más masa calentarse, lo que requiere más energía y, por lo tanto, más tiempo. Mientras que la carne y las verduras contienen una cantidad significativa de agua, un plato de sopa es esencialmente todo agua.

La longitud de onda de las microondas dentro de su horno de microondas es de alrededor de 3 cm, o un poco más de una pulgada. Cuando el horno está encendido, las microondas dentro de su cavidad tienden a formar ondas estacionarias. Esto significa que hay nodos en las ondas electromagnéticas cada 1,5 cm aproximadamente, que son lugares dentro del horno en los que la amplitud de las ondas siempre es cero. Dado que la energía de la onda en un punto dado es proporcional al cuadrado de su amplitud, estos nodos corresponden a puntos en los que el horno no entrega energía a los alimentos.

Como nota al margen, la existencia de los nodos permite un buen experimento que se puede realizar para medir la velocidad de la luz usando malvaviscos en un microondas. Véase, por ejemplo, este sitio web . Brevemente, el fondo de un horno de microondas (sin plato giratorio) se cubre con malvaviscos y se enciende el horno. Algunos malvaviscos comienzan a derretirse, mientras que otros no se ven afectados, lo que corresponde a las ubicaciones de los nodos. Medir la distancia entre ellos puede indicarte la longitud de onda de la radiación que, combinada con la frecuencia indicada del horno, ¡te permite calcular un valor experimental para la velocidad de la luz!

La existencia de estos nodos es la razón por la que la mayoría de los hornos de microondas tienen un plato giratorio: la comida se mueve a través de los nodos, pero también a través de las regiones que le proporcionan energía térmica y, en promedio, se supone que toda la comida se calienta. En la práctica, a menudo parece, al menos anecdóticamente, que algunas partes de la comida reciben una dosis más alta de energía que otras. Esto puede llevar a que la sopa esté caliente en algunos lugares y aún fría en otros, un problema que puede aliviarse un poco removiendo la sopa periódicamente, alentando a la sopa a alcanzar el equilibrio termodinámico más rápidamente.