Fisico-Química aplicada I: Los microondas

Con este artículo inauguro una serie de publicaciones destinadas a la divulgación, desde un punto de vista científico, de aparatos y utilidades cotidianas sobre las que no nos paramos a pensar. Espero que os resulten interesantes.

Los microondas llevan su nombre por el tipo de onda electromagnética que utilizan para su funcionamiento, la radiación microondas, que permite aumentar la temperatura de los alimentos que introducimos en su interior (aunque se tiene constancia de personas que los utilizan para calentarse la ropa interior o secar los calcetines con resultados desalentadores, más adelante veremos porqué).

Como todos sabemos, la materia se encuentra formada por átomos que se agrupan en moléculas; pues bién, con la temperatura se mide el grado de agitación de las moléculas, es decir, la velocidad con la que las moléculas se mueven dentro de la materia, de manera que cuando más caliente está una sustancia, mayor es la velocidad con la que se mueven sus moléculas constituyentes.

Como vemos en esta imagen el magnetrón es el instrumento que se encarga de producir la radiación microondas.

En los microondas, la radiación que se aplica es de una longitud de onda específica, concretamente la correspondiente a la frecuencia de vibración de la molécula de agua. Así, agitan las moléculas de agua alrededor de unas 2400 millones de veces por segundo y, en ese movimiento de giro rápido, las moléculas de agua chocan con las que hay en su entorno y les van comunicando energía, pero desordenada, con lo cual se produce un aumento de temperatura.
Es por esta razón que un microondas calienta pero no seca (la evaporación de agua que produce es muy pequeña) por lo que los calcetines/calzoncillos/camisetas estarían calentitos y húmedos al mismo tiempo (combinación un tanto desagradable).
Otra consecuencia de esta radiación específica a la mencionada longitud de onda característica es que cualquier sustancia que no esté constituida por agua no se calentará en el microondas (por eso no sirve para calentar aceite o similares).

Cualquier alimento, sólido o líquido, que tenga agua en su composición, puede calentarse en el microondas. Por eso, este aparato es algo más que un calientaleches.

Una propiedad interesante a la hora de calentar fluidos en el microondas es la convección. Es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque, al calentar un fluido, este aumenta de volumen y, por lo tanto, disminuye su densidad y asciende desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
Este es el fenómeno que producen las corrientes ascendentes calientes y descendentes frías bien de aire o agua.

Esto aplicado a un microondas ofrece resultados inesperados. Imaginemos que queremos cocer un huevo en el microondas, lo metemos un rato y al sacarlo, encontramos que la cáscara está a temperatura normal y al cascar el huevo, revienta de tal forma que podemos quemarnos. Esto ha ocurrido porque no se ha producido convección entre la yema y la clara del huevo por estar fijadas por la cáscara. Cuando esta fijación se rompe, se produce una convección inmediata al aire por lo que revienta. Algo parecido podría pasar si queremos calentar agua en un vaso en cuya superficie (de alguna manera) hubieramos podido poner una capa de hielo. Al no producirse convección, en el momento de romper la capa de hielo, el agua líquida saltaría por los aires (no tanto como una bomba pero casi).

DIFERENCIAS CON EL HORNO
En los hornos convencionales, los alimentos se cocinan y se calientan gracias a la radiación infrarroja que se produce en las resistencias, lo cual produce un calor que evapora las moléculas de agua externas de los alimentos dejándoles esa apariencia y textura crujientes. En cambio, en el microondas, la radiación penetra en los alimentos calentándolos desde el interior de manera relativamente uniforme; esto explica la velocidad con la que calientan los microondas.

EL PLATO GIRATORIO
Los microondas poseen un plato giratorio y esto es porque la radiación microondas no tiene una intensidad uniforme, de manera que se producen lo que se llama interferencias constructivas o destructivas. Es decir, en algunos lugares las ondas electromagnéticas se intensifican y en otros se debilitan. Eso hace que si depositamos un alimento en un microondas sin que se mueva dentro, haya lugares donde se caliente y otros que no, y por tanto, se produce una cocción desigual. El plato giratorio neutraliza ese efecto y hace que la cocción sea uniforme en todo el alimento.

CALENTANDO EN VACÍO
Si las microondas generadas no encuentran ningún material que calentar crecen progresivamente en intensidad y terminan por rebotar hacia el elemento que las genera, que se llama magnetrón, y entonces pueden producir una seria avería. También se puede dar lugar a cierta fuga de microondas, estas pueden salir por lugares que normalmente no saldrían, como las juntas de las puertas. Esto puede ser peligroso para personas que tengan implantados marcapasos o similares.

METALES Y MICROONDAS
Hay que evitar introducir metales dentro del microondas ya que se producen corrientes eléctricas dentro de estos. Cuando los metales se presentan en forma de, por ejemplo, pequeñas hojas de papel de aluminio, las corrientes eléctricas inducidas son los suficientemente fuertes como para calentarlas y hacer que se fundan o se evaporen en una pequeña explosión. Otra de las razones por las que no es recomendable el uso de objetos metálicos es porque si las superficies metálicas están provistas de aristas o puntas, se pueden producir chispas eléctricas que saltan por el aire (arcos eléctricos) y pueden llegar a producir pequeños incendios. No obstante, si los metales se presentan en forma de grandes piezas sólidas sin bordes puntiagudos, realmente no sucede nada. En este caso los metales se limitan a reflejar las microondas, calentándose parcialmente el alimento.