Kuchenka mikrofalowa, nazywana potocznie mikrofalą lub mikrofalówką, służy do ogrzewania produktów znajdujących się w jej wnętrzu za pomocą mikrofal. Choć dziś jest niewielkim urządzeniem kuchennym, jej początki były związane z badaniami nad zupełnie inną technologią, a pierwsze modele zdecydowanie nie przypominały tych, które znamy obecnie.

Fot. 1.  Przykładowa mikrofalówka

Od radaru do mikrofalówki

Za wynalazcę kuchenki mikrofalowej uważa się amerykańskiego inżyniera Percy’ego Spencera. Odkrycia dokonał przypadkowo podczas badań nad wytwarzaniem fal elektromagnetycznych wykorzystywanych w urządzeniach radarowych. Zaobserwowane zjawisko znalazło nowe zastosowanie i już w 1947 roku na rynku pojawiła się pierwsza komercyjnie dostępna kuchenka mikrofalowa.

Nosiła nazwę Radar Range i znacznie różniła się od współczesnych urządzeń. Miała 1,65 m wysokości i ważyła aż 338 kg. Dzisiejsza niewielka mikrofalówka ma więc za sobą historię rozpoczynającą się od urządzenia o rozmiarach i masie trudnych do wyobrażenia w domowej kuchni.

Jak mikrofalówka podgrzewa jedzenie?

Działanie mikrofalówki opiera się na oddziaływaniu mikrofal z cząsteczkami znajdującymi się w żywności. Szczególnie istotne są cząsteczki wody, które są dipolami. Oznacza to, że pod wpływem pola elektrycznego dążą do ustawienia się zgodnie z jego kierunkiem.

Fot. 2.  Demonstracja gotowania za pomocą fal radiowych na Wystawie Światowej w Chicago w 1933 roku, „Century of Progress”, był to prekursor nowoczesnych kuchenek mikrofalowych - Wikimedia, Domena publiczna

W zmiennym polu elektrycznym o częstotliwości mikrofal energia fal zwiększa prędkość i energię obrotową dipoli. Szybciej poruszające się cząsteczki zderzają się z sąsiednimi i przekazują im część swojej energii. W ten sposób powstaje ciepło, które następnie stopniowo rozprzestrzenia się w żywności.

Różnica w porównaniu z ogrzewaniem poprzez kontakt z cieplejszym ciałem polega na tym, że energia nie jest przekazywana wyłącznie od samej powierzchni potrawy lub naczynia. Ciepło wydziela się w warstwie sięgającej kilka centymetrów w głąb produktu, co pozwala szybciej go ogrzać.

Dlaczego właśnie 2,45 GHz?

Częstotliwość mikrofal wykorzystywanych w kuchence nie jest przypadkowa. Musi stanowić kompromis pomiędzy skutecznym pochłanianiem energii przez wodę a głębokością wnikania fal w podgrzewany produkt. Przy częstotliwości 2,45 GHz cząsteczki wody pochłaniają energię wystarczająco skutecznie, aby umożliwić szybkie ogrzewanie. Mikrofale wnikają wówczas na około 2,5 cm w głąb produktu, choć dokładna wartość zależy od zawartości w nim wody.

Co dzieje się z mikrofalami wewnątrz urządzenia?

Ważną rolę odgrywa sama konstrukcja kuchenki. Metalowa komora oraz siatka umieszczona w szybie drzwiczek zostały zaprojektowane tak, aby odbijać mikrofale do wnętrza i ograniczać ich emisję na zewnątrz. Oczka siatki są znacznie mniejsze od długości wykorzystywanej fali, wynoszącej około 12,2 cm.

Fot. 3. Kuchenka mikrofalowa - Wikimedia, Autorstwa Mrbeastmodeallday

W mechanizmie zamka drzwi znajduje się również wyłącznik odcinający zasilanie magnetronu w momencie ich otwarcia. Jest to zabezpieczenie zapobiegające działaniu urządzenia przy otwartych drzwiczkach.

Dlaczego talerz się nagrzewa?

Nie wszystkie materiały reagują na mikrofale w ten sam sposób. Większość ceramiki, szkło i wiele tworzyw sztucznych słabo pochłania mikrofale, dlatego same nagrzewają się w niewielkim stopniu. Gorący talerz może więc ogrzewać się przede wszystkim od znajdującej się na nim potrawy.

Inaczej zachowują się metale, które odbijają mikrofale. W przypadku cienkich metalowych elementów, słabego styku dwóch kawałków metalu czy ostrych krawędzi może dochodzić do silnego nagrzewania i iskrzenia. Dlatego do kuchenki nie powinno się wkładać takich przedmiotów.

O czym trzeba pamiętać?

Nie należy podgrzewać w mikrofalówce szczelnie zamkniętych pojemników ani jaj w skorupkach. Wzrost ciśnienia podczas ogrzewania może doprowadzić do ich rozerwania. Szczególnej ostrożności wymaga również podgrzewanie czystej wody. W odpowiednich warunkach może ona osiągnąć temperaturę wyższą od temperatury wrzenia bez widocznych oznak gotowania, a następnie gwałtownie zawrzeć po poruszeniu naczyniem lub dodaniu do niej innej substancji.

Od technologii radarowej do domowej kuchni

Historia mikrofalówki zaczęła się od przypadkowego odkrycia podczas badań nad falami wykorzystywanymi w radarach. Zjawisko to pozwoliło stworzyć urządzenie wykorzystujące mikrofale do szybkiego ogrzewania żywności. Od ważącego 338 kg Radar Range do współczesnej mikrofalówki zasada pozostała oparta na tym samym zjawisku – przekazywaniu energii mikrofal cząsteczkom znajdującym się w podgrzewanym produkcie.