Comment fonctionne un four à micro-ondes

Bonsoir,
Pour répondre à une question de Fabien, qui vient de nous rejoindre, nous allons aborder le fonctionnement d'un four à mircro-ondes.
Tout d'abord la théorie!

On ne chauffe pas n'importe quoi dans un micro-ondes: tout le monde sait qu'il faut que le corps à chauffer contienne de l'eau. C'est vrai mais pourquoi?
A vrai dire, la condition est plus générale que cela: il suffit que le corps à chauffer soit un diélectrique. Un diélectrique est un corps dont les constituants sont susceptibles de se polariser (s'orienter dans un champ électrique). C'est à dire qu'ils doivent posséder un moment dipolaire.

Il se trouve que c'est le cas de l'eau. Les molécules possèdent un moment dipolaire, ce qui confère bon nombre des propriétés de l'eau, de solvatation en particulier, mais c'est une autre histoire.

Donc, quand on expose un diélectrique à un champ électrique, ses molécules s'orientent sur ce champ. Imaginez maintenant que le sens de ce champ varie brusquement et très rapidement. Ces changements de sens vont produirent des chocs et ces chocs de l'énergie thermique: le milieu va chauffer. Il y a des fréquences qui sont plus efficaces que d'autres, on pourra expliquer pourquoi, mais le principe est là.

Un four à micro-ondes, c'est donc une enceinte fermée dans laquelle on génère des micro-ondes à une fréquence particulière (environ 2,45 Ghz). Si on introduit un corps contenant de l'ea, un poulet, une pizza (beurk!) ou une soupe, les micro-ondes vont pénétrer dans le milieu et le réchauffer dans tou le volume dans lequel elles auront pénétré.
Parce qu'il y a un truc: ces micro-ondes ne peuvent pénétrer très loin. Cela dépend dépend de la fréquence et du milieu. Dans le cas de l'eau et de la fréquence adoptée, cette distance est d'environ 15 cm (on pourra le calculer). Si donc le poulet fait plus de 30 cm, il sera froid au milieu !

Pour ceux que cela intéresse, on pourra s'amuser à faire tous ces calculs. Il y a 30 ans, c'était un sujet classique de DS en M' (MP* d'aujourd'hui..).

Une question piège : on dit qu'il ne faut pas mettre d'objet métallique dans un micro-onde: pourquoi?

Merci pour l'explication,
j'avais la notion de choc des molécules d'eau qui provoquaient la chaleur mais la notion de polarité qui permettait la " vibration" des molécules m'était inconnue.Maintenant c'est plus clair.
En ce qui concerne l'objet métallique, tout le monde a fait l'essai je suppose
Une explication possible est l'absence de molécules d'eau dans l'objet métallique...
ou le fait que cet objet est sensible aux champs magnétiques...

fabien a écrit:Merci pour l'explication,
j'avais la notion de choc des molécules d'eau qui provoquaient la chaleur mais la notion de polarité qui permettait la " vibration" des molécules m'était inconnue.Maintenant c'est plus clair.
En ce qui concerne l'objet métallique, tout le monde a fait l'essai je suppose
Une explication possible est l'absence de molécules d'eau dans l'objet métallique...
ou le fait que cet objet est sensible aux champs magnétiques...

ça te tente de partir dans les calculs ?
Pour ce qui est des objets métalliques, il faut se demander quel est le comportement d'une OEM dans une enceinte fermée lorsqu'elle rencontre une surface métallique...
As-tu fait l'essai et qu'est ce que cela donne? En fait, cela dépend de la forme de l'objet (présence d'angles ou de pointes). Une fourchette ne produit pas le même effet qu'une pièce de monnaie...

Oui j'ai oublié de préciser que l'on observait des arcs électriques ou " étincelles", ce que l'on observe pas avec une pièce.

J'ai assisté à une conférence sur l'électrostatique il y a peu et je me souviens que le conférencier utilisait des pointes métalliques pour créer des champs électriques intenses, donc si on met par exemple une fourchette il doit sûrement se créer ce genre de champ, à moindre échelle certes, mais pouvant tout de même ioniser l'air et engendrer ainsi la formation d'étincelles ?

Skrilax a écrit:donc si on met par exemple une fourchette il doit sûrement se créer ce genre de champ, à moindre échelle certes, mais pouvant tout de même ioniser l'air et engendrer ainsi la formation d'étincelles ?

Bonsoir,
L'effet de pointe n'est pas à proprement parler la création d'un champ. C'est plutôt l'intensité d'un champ existant qui est particulièrement accrue à proximité d'une pointe. Dans un four à micro_ondes, le champ EM HF le champ est particulièrement intense (il faut bien chauffer!) et donc la présence d'une pointe provoque un accroissement de cette intensité à la limite de la rupture du diélectrique "air" , d'où l'étincelle. Celle-ci n'est pas dangeuse mais provoque des dégats sur le matériel!

Bonjour,

Sauriez-vous pourquoi lorsqu'on met un bol rempli de chocolat en poudre (du Nesquik par exemple) au micro-ondes, le chocolat en poudre se met à brûler en produisant de belles flammes^^ ?

florestan a écrit:Bonjour,

Sauriez-vous pourquoi lorsqu'on met un bol rempli de chocolat en poudre (du Nesquik par exemple) au micro-ondes, le chocolat en poudre se met à brûler en produisant de belles flammes^^ ?

Je ne ferai pas l'expérience! je me demande si cela ne fonctionnerait pas avec n'importe quelle matière sèche combustible pulvérulente? Avec du sucre glace par exemple. mais je n'ose te conseiller la manip!
La réponse est sans doute à chercher du coté pulvérulent et combustible de la chose... l'échauffement de chaque grain est sans doute très rapide (masse très faible, surface importante pour un volume faible).
Quant aux belles flammes, cela tient sans doute à la composition du chocolat. Je n'y connais rien en chimie du chocolat en poudre. Et d'ailleurs, dans le Nesquik il y a bien d'autres choses que du chocolat...