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jueves, noviembre 17, 2005

Hornos microondas

Siempre que escribo una entrada en este blog, busco referencias en la Wikipedia para incluír enlaces en el texto, y de paso confirmar cosas que creo saber y aprender las que ignoro. Ayer, al buscar información sobre las microondas, hornos y la molécula de agua, leí algo que me cayó como un jarro de agua fría: "El calentamiento por microondas es a veces explicado incorrectamente como la resonancia de las moléculas de agua (...)" (esto es una traducción, ya que el texto está en la versión en inglés de la Wikipedia). ¿Cómo? No puede ser, pensé. Fue en la universidad, en una clase de la asignatura "Campos Electromagnéticos", donde el profesor nos dio esa explicación. Yo mismo lo hice en un envío anterior que hablaba de la película The Core.

Como es lógico, he buscado otras fuentes para asegurarme, y es cierto. El calentamiento de alimentos no tiene que ver con la resonancia de la molécula de agua.

Es cierto que la molécula de agua es bipolar (dicho de forma sencilla, que tiene un "lado" con carga eléctrica positiva y otro con carga eléctrica negativa). Es cierto también que en presencia de un campo electromagnético, una molécula bipolar (como el agua) se reorienta ("gira" podriamos decir) siguiendo las variaciones de dicho campo. No es menos cierto que con la frecuencia de 2,45 GHz, el agua se caliente con este efecto. Y es verdad que los alimentos se calientan por su alto contenido en agua.

Pero la frecuencia de resonancia de la molécula de agua no es de 2,45 GHz. De hecho, es distinta según el estado en que se encuentre, y no sólo hablo de los estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso), sino que no es lo mismo que esté en un vaso que dentro de la carne. Si los hornos funcionaran exactamente a la frecuencia de resonancia del agua (si fuera única), el agua absorbería muy rápidamente las microondas, de forma que sólo se calentaría la parte exterior del alimento, y la parte interior quedaría fría.

Esto es fácil de entender si pensamos en un principio básico de la física: la conservación de la energía. A la frecuencia de resonancia, las moléculas de agua se moverían muchísimo. Esto significa que se calientan mucho. El calor es energía, y eso quiere decir que el agua absorbería gran parte de la energía de las microondas. El exterior del alimento (lo primero que encuentran las microondas) absorbería casi toda la energía, y al interior no le llegaría nada.

Además, a 2,45 GHz no sólo el agua se calienta. Afecta también a las grasas, azúcares, y a determinados plásticos y cerámicas (aunque en mucha menor medida que al agua). Por eso algunos recipientes de plástico se deforman, o algunos platos o jarras se calientan demasiado y queman.

¿Por qué 2,45 GHz? Bueno, por varias razones. Por un lado, es una frecuencia en la que el agua se calienta bastante, pero sin absorber demasiado rápido las microondas, por lo que pueden llegar al interior de la comida, e incluso atravesarla completamente, rebotar en la pared del horno, y dar una "segunda pasada".

Por otro lado, es una frecuencia que se encontraba lejos de las utilizadas entonces para comunicaciones, y así se evitaban interferencias. El que los hornos utilicen exactamente la misma frecuencia se debe precisamente a un acuerdo para evitar "contaminar" el resto del espectro electromagnético.

Aunque eso era antes. Algunas variantes de la especificación IEEE 802.11, que define el estándar Wi-Fi (tan de moda ahora), utilizan una banda que incluye esa frecuencia, precisamente porque está disponible y se puede utilizar sin permiso. Eso hace que un horno microondas pueda causar interferencias en una red Wi-Fi cercana cuando está encendido.

Siempre es desconcertante descubrir que algo que creías cierto, no lo es.

21 comentarios:

  1. Sólo un detalle, Alf (corrígeme si me equivoco). Se suele hablar de moléculas polares, no dipolares. Cuando una molécula es un dipolo, es polar. Cojonudo el artículo de hoy.

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  2. Hay una cosa que no entiendo. ¿Cómo puede el horno provocar interferencias en la red Wi-Fi si se supone que las microondas no pueden salir de él?

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  3. Vaya... yo también acabo de descubrir que no era cierto lo que pensaba...

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  4. Serlio, siempre se escapan algunas, por eso no es conveniente quedarte mirando el microondas pegadito a él cuando estás usándolo.

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  5. Buena pregunta la de Serlio.

    Un conductor perfecto no deja pasar ningún tipo de radiación electromagnética a través de él. El problema es que no existen los conductores perfectos. Los metales suelen ser buenos conductores, por lo que bloquean la mayor parte de la radiación. Pero siempre habrá un pequeño porcentaje que la atraviese.

    Pero tranquilos, hay regulaciones que especifican la máxima potencia "de fuga" permitida. No sé la cantidad exacta, pero me parece que es inferior a la permitida en un movil. Esa potencia es demasiado pequeña para afectar a una persona, pero suficiente para interferir en una red Wi-Fi.

    Le pregunta de Remo... pues ahí me pillas. No lo sé, la verdad. ¿Hairanakh?

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  6. Creo que Remo anda en lo cierto..
    Se habla de moleculas polares y de momentos dipolares en las moleculas..

    En cuanto a lo de las radiaciones en los microondas, nada mas cierto.

    No están aislados completamente ni mucho menos. Incluso se nota su efecto si colocais la mano sobre la puerta de cristal cuando está en marcha.

    Estoy seguro Alf de que cumplen normativa especifica sobre emisiones electromagnéticas, pero.. eso de meter un movil dentro del micro y que siga teniendo cobertura... me da mal rollo..

    Fantástico articulo..

    Saludos

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  7. Muy bueno.

    Gracias por pasarme el marrón :-p, pero yo en cosas de terminología (¡qué palabro más feo!) no estoy muy potente. Yo diría también moléculas "polares". En la wikipedia pone "Most molecules are electric dipoles", es decir, que son "dipolos eléctricos".

    El caso es entendernos, ¿no?

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  8. Además, yo no soy de radio ;-) Lo mío son las transformadas de Fourier :-p

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  9. Lo de los escapes me recuerda a que mi profesor de Campos Electromagnéticos (pues sí, yo también provengo de aquellas batallas) mantenía que el no se compraría ninguno, que ya habían hecho pruebas y que no se fiaba. Supongo que ahora usará a todas horas el movil, bien pegadito a la oreja. :-)

    Y estos posts microonderos, magníficos, Alf.

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  10. La resonancia con una molecula también abre algunas posibilidades interesante. En su momento se propuso usar microondas para eliminar de la atmósfera las moleculas destructoras del ozono. No he vuelto a oir nada del tema, tal vez era demasiado caro pero si alguien tiene curiosidad aqui va el enlace con Journal of Physics. http://www.iop.org/EJ/abstract/0022-3727/27/6/031

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  11. Según tengo entendido, 2.45 GHz es la frecuencia a la que la molécula de agua absorve más energía de rotación, un fenómeno igual al de la resonancia, pero aplicado a la rotación de la molécula en lugar de a la vibración. Por lo tanto, la función de energía absorvida frente a frecuencia de la radiación tiene dos picos (siendo poco rigurosos, dos resonancias).

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  12. pos... helado quedo yo también... aunque fue hace tiempo también recuerdo que se nos explicó que era una de las frecuencias de vibración de la molécula del agua...

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  13. Muy bueno tu blog. Apenas lo acabo de encontrar y creo que me quedo.

    Por cierto, quería preguntar ¿qué otras fuentes consultaste para asegurarte?

    Saludos!

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  14. La verdad es que no las recuerdo. Te puedo decir que todas fueron online, fruto de una búsqueda en Google.

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  15. Muy interesante, gracias.
    Ahora me asalta la duda ... ¿no deberian cocerse los pajaros cerca de las antenas de radio? algunas emiten con varios KW de potencia.

    Lo de la interferencia en una red wifi lo puedo confirmar, casi estoy por regalarle otro microondas al vecino.

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  16. Tengo entendido que la idea de usar microondas para calentar comida, surgió de unos ingenieros de rádar que observaron precisamente eso: en ocasiones, los pájaros que se acercaban demasiado a la antena de rádar, morían achicharrados.

    Pero no sé si es cierto o se trata de una leyenda urbana.

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  17. Hola Alf increible tu articulo! yo tengo unas cuantas dudas que quizas tu me podrias resolver. Creo que se puede utilizar la resonancia en la molecula del agua pero no en forma de giro si no que se aplique a los polos de la molecula para la disociacion y rotura de la misma, para la obtencion del cotizado hidrogeno.Que opinas? me gustaria que me podrias ilustrar en el tema. Gracias

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  18. Eso que describes se conoce como electrólisis, y efectivamente, sirve para obtener hidrógeno.

    Pero su funcionamiento es diferente. No tiene tampoco que ver con la resonancia de la molécula de agua. De hecho, no se debe aplicar un campo eléctrico variable, sino estático; generalmente, aplicando directamente una corriente eléctrica continua, sumergiendo en el agua dos electrodos conectados a polos opuestos de una batería.

    La diferencia de potencial eléctrico hace que algunas moléculas de agua se "rompan", disociándose en iones que van a parar a cada electrodo.

    Sin embargo, no se separan los dos átomos de hidrógeno del átomo de oxígeno. Lo que sucede es que la molécula de agua (H2O), se divide en dos iones: H+ (un ion de hidrógeno cargado positivamente, al tener un electrón de menos), y OH- (llamado hidroxilo, formado por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno, cargado negativamente, al tener un electrón de más).

    Cuando los iones llegan a los electrodos (el H+ al negativo, y el OH- al positivo), se produce una recombinación de electrones, de forma que en el electrodo negativo se desprende hidrógeno, y en el positivo oxígeno (aunque los detalles de cómo el OH- pierde el H sobrante, no los tengo claros).

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  19. Es entonces el wifi igual que un microondas pero sin rejilla de protección?Tenemos un letal microondas en casa encendido 24 horas?

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    1. no te preocupes, el microondas tiene una potencia de unos 1000 watts en cambio la señal wifi domestica nisiquiera llega a 1 watt pero me imagino que si hay posibilidad de que tenga el mismo efecto que un microondas al estar siempre expuestos a la señal wifi

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