Como funciona um forno micro-ondas?

       microondas

A pergunta pode ser respondida sob várias perspectivas ; eletromagnética, termodinâmica, e até mesmo quântica. Aqui nesse breve estudo, meu foco será numa perspectiva eletromagnética e etimológica!

Em primeiro lugar, o que são micro-ondas?

A palavra “micro” é uma palavra de origem grega (transliterado : mikros), que significa “pequeno”. No Sistema Internacional de Unidades o prefixo “micro” se refere à um valor numérico : 1 divido por 1 milhão, ou um milionésimo. Por exemplo, microamperé é unidade de corrente elétrica com ordem de 10-6 , ou microjoule que é unidade de energia com uma ordem de 10-6 , e daí por diante. Entretanto, tal raciocínio não vale para “micro-ondas”. Note que no caso de “micro-ondas”, temos o prefixo “micro” acompanhado da palavra “ondas” e não de uma unidade de alguma grandeza física, como nos dois exemplos anteriores. Desse modo, o que é micro, na “micro-onda”? A resposta é : o comprimento de onda.

Micro-ondas não possuem comprimentos de onda na ordem 10-6 metros, como o nome parece indicar. Mas sim comprimentos de onda numa faixa de 1 metro até 10-3 metros . Em outras palavras, micro-ondas são ondas eletromagnéticas com frequência muito pequena, e consequentemente, grande comprimento de onda (veja meu post física da voz para entender melhor a relação entre frequência e comprimento de onda aqui) em comparação com outros comprimentos no espectro eletromagnético, como pode ser visto abaixo :

espectros

Note que nessa tabela, apenas as ondas de rádio possuem comprimentos de onda maiores (ou frequências menores) do que micro-ondas.

Entendido que micro-ondas são ondas eletromagnéticas com um pequeno valor de frequência em comparação com outras radiações eletromagnéticas, podemos caminhar para estudar outra questão : como tais micro-ondas são produzidas no interior dos chamados fornos de micro-ondas?

Há vários dispositivos que podem gerar micro-ondas. O mais comum utilizado nos fornos, é o magnetron. Irei falar apenas dele.

Magnetron

Magnetron

O esquema de funcionamento do magnetron é simples. A tensão elétrica gera uma corrente de elétrons entre o cátodo e o ânodo (veja figura acima); tal corrente não choca-se com o ânodo pois há um campo magnético produzido pelos imãs que induzem a corrente de elétrons à movimentar-se como ciclóides ao redor do cátodo. Esse movimento dos elétrons acelerados, como previsto pelas equações de Maxwell, produzem radiação eletromagnética, ou, ondas eletromagnéticas ao se chocarem com as cavidades do ânodo. Estas ondas são canalizadas e enviadas através de uma antena no interior do magnetron, para o compartimento interno do forno de microondas. Lá, são refletidas pelas paredes metálicas e pela grade metálica que há no vidro do forno. Apesar das micro-ondas terem baixa energia pela suas frequências serem relativamente pequenas (visto pela fórmula de Einstein E=hf), elas podem ser nocivas á nossa pele em longos tempos de exposição.

Mas como às micro-ondas esquentam os alimentos?

microondas magnetrons

Há uma propriedade da matéria, chamada ressonância (clique aqui para ler mais sobre), que ao interagir com determinadas radiações, vibra na mesma frequência . As micro-ondas possuem uma frequência (2450 MHz) capaz de vibrar moléculas de água, e ser desprezível em outras moléculas, como moléculas que constituem o vidro, ou plásticos. Tais vibrações na água, aumentam sua temperatura, e geram calor que é transmitido ao alimento por condução. É por isso que alimentos secos não “esquentam” num forno de micro-ondas, e por este mesmo motivo, é que ouvimos certas “explosões” quando cozinhamos lasanhas ou coisas do tipo, já que a água por absorver calor, evapora e fica retida no alimento até que a pressão seja suficientemente grande para que o vapor seja liberado. Com esse mesmo raciocínio, pode-se também notar o perigo que é aquecer determinados líquidos ou peças metálicas como faqueiros e papel-alumínio num forno de micro-ondas. Líquidos com uma “resistividade ressonante” menor do que da água, podem superaquecer, e metais como alumínio, ao serem excitados pela radiação em micro-ondas, geram correntes e faíscas. A radiação eletromagnética na faixa do micro-ondas não é nociva a saúde humana, a menos que seja exposta em um longo período de tempo, podendo causar queimaduras e manchas na pele.

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O post é uma curta explicação didática do funcionamento do forno de micro-ondas. Estou voltando a postar no blog, depois de um tempo parado graças ao término da minha graduação. Agora já sou bacharel em Física e futuro mestre em Física! O blog voltará a receber posts periodicamente, pois além de poder compartilhar o que aprendi, também aprendo muito na atividade de blogueiro de Física. Muito obrigado e até a próxima!

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Sobre Douglas Aleodin

Mestre em Física pela Universidade Federal da Bahia.
Esse post foi publicado em Como funciona?, Física, Física do dia-a-dia e marcado , , , , , , , . Guardar link permanente.

Uma resposta para Como funciona um forno micro-ondas?

  1. Vinicius disse:

    Muito Legal, bacana mesmo!

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