Como funciona el horno de microondas

Un horno de microondas funciona haciendo pasar la radiación no ionizante de microondas, generalmente a una frecuencia de 2,45 gigahercios (GHz) (con una longitud de onda de 122 milímetros) a través de la comida. La radiación de microondas está entre las frecuencias de radio común y de infrarrojos. El agua, grasas y otras sustancias presentes en los alimentos absorben la energía de las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico. Muchas moléculas (como las de agua) son dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro, y por tanto giran en su intento de alinearse con el campo eléctrico alterno de las microondas. Al rotar, las moléculas chocan con otras y las ponen en movimiento, dispersando así la energía. Esta energía, cuando se dispersa como vibración molecular en sólidos y líquidos (tanto como energía potencial y como energía cinética de los átomos), lo hace en forma de calor.

El calentamiento por microondas es más eficiente en el agua líquida que en el agua congelada, donde el movimiento de las moléculas está más restringido. También es menos eficiente en grasas y azúcares (que tienen un momento dipolar molecular menor) que en el agua líquida.

A veces se explica el calentamiento por microondas como una resonancia de las moléculas de agua, pero esto es incorrecto: esa resonancia sólo se produce en el vapor de agua y a frecuencias mucho más altas (a unos 20 GHz). Por otra parte, los grandes hornos de microondas industriales que operan la mayoría en la frecuencia de 915 MHz (longitud de onda de 328 milímetros), también calientan el agua y los alimentos perfectamente.

Los azúcares y triglicéridos (grasas y aceites) absorben las microondas debido a los momentos dipolares de sus grupos hidroxilo o éster. Sin embargo, debido a la capacidad calorífica específica más baja de las grasas y aceites, y a su temperatura más alta de vaporización, a menudo alcanzan temperaturas mucho más altas dentro de hornos de microondas. Esto puede inducir a temperaturas en el aceite o alimentos muy grasos, como el tocino, muy por encima del punto de ebullición del agua, y lo suficientemente altos como para inducir reacciones de tostado, como en el asado a la parrilla convencional o en las freidoras. Los alimentos en alto contenido de agua y con poco aceite rara vez superan temperaturas superiores a las de ebullición del agua.

El calentamiento por microondas puede causar un exceso de calentamiento en algunos materiales con baja conductividad térmica, que también tienen constantes dieléctricas que aumentan con la temperatura. Un ejemplo es el vidrio, que puede exhibir embalamiento térmico en un horno de microondas hasta el punto de fusión. Además, las microondas pueden derretir algunos tipos de rocas, produciendo pequeñas cantidades de lava sintética. Algunas cerámicas también se pueden fundir, e incluso pueden llegar a aclararse enfriarse. El embalamiento térmico es más típico de líquidos eléctricamente conductores, tales como agua salada.

Un error común es creer que los hornos microondas cocinan los alimentos "desde dentro hacia afuera", es decir, desde el centro de toda la masa hacia el exterior de alimentos. Esta idea surge del comportamiento del calentamiento si una capa absorbente de agua se encuentra debajo de una capa seca, menos absorbente, en la superficie de un alimento. En este caso, la deposición del calor dentro de un alimento que puede exceder la de su superficie. En la mayoría de los casos, sin embargo, con alimentos uniformemente estructurados o razonablemente homogéneos, las microondas son absorbidas en las capas exteriores de una manera en cierto modo similar al calor de otros métodos. Dependiendo del contenido de agua, la profundidad de la deposición de calor inicial puede ser de varios centímetros o más con los hornos de microondas, en contraste con el asado (infrarrojos) o el calentamiento convectivo (métodos que depositan el calor en una fina capa de la superficie de los alimentos). La profundidad de penetración de las microondas depende de la composición de los alimentos y de la frecuencia, siendo las frecuencias de microondas más bajas (longitudes de onda más largas) las más penetrantes.

Lamparas de neon

La lámpara de neón es un dispositivo de resistencia negativa, en el que al incrementar el flujo de corriente incrementa el número de iones portadores de carga, reduciendose así la resistencia de la lámpara y permitiendo que fluyan corrientes mayores. Debido a esto, la circuitería eléctrica externa a la lámpara de neón debe proporcionar un método de limitar la corriente del circuito o éste se incrementará hasta que la lámpara se autodestruya. Para lámparas del tamaño de intermitentes, se usa convencionalmente un resistor para limitar la corriente. Para las de tamaño rótulo, el transformador de alto voltaje suele limitar la corriente disponible, a menudo contando con una gran cantidad de inductancia de fuga en la bobina secundaria.
Cuando la corriente que circula por la lámpara es menor que corriente del circuito de descarga de corriente más alto, la descarga luminosa puede volverse inestable y no cubrir toda la superficie de los electrodos. Esto puede indicar envejecimiento de la lámpara, y se aprovecha para las lámparas de neón decorativas que simulan una llama. Sin embargo, mientras una corriente demasiado baja provoca parpadeo, una corriente demasiado alta incrementa el desgaste de los electrodos estimulando la pulverización catódica, que recubre de metal la superficie interna de la lámpara y provoca que se oscurezca.
El efecto de parpadeo está provocado por las diferencias en el potencial de ionización del gas, que depende del espacio entre los electrodos, la temperatura y la presión del gas. El potencial necesario para disparar la descarga es mayor que el necesario para sostenerla. Cuando no hay corriente suficiente para ionizar todo el volumen de gas en torno a los electrodos, sólo ocurre una ionización parcial y el brillo aparece sólo en torno a parte de la superficie de los electrodos. Las corrientes convectivas hacen que las zonas brillantes asciendan, de forma no muy diferente a las descarga en una escalera de Jacob. Un efecto de fotoionización puede observarse aquí, a media que la zona del electrodo cubierta con la descarga puede incrementarse por la luz brillando en la lámpara.