Mikrovlnná trouba je nedílnou součástí moderních kuchyňských spotřebičů, které nám umožňují vařit a ohřívat jídlo rychle a pohodlně. Ale jak se to děje? Jak je zařízení schopno ohřát jídlo v režimu mikrovln? Odpověď na tuto otázku spočívá v principu působení mikrovlnné trouby-roznášení molekul vody.
Mikrovlnná trouba funguje na základě elektromagnetických vln, které ohřívají jídlo. Hlavní příčinou ohřevu je excitace molekul vody, která je přítomna v potravinách. Molekuly vody se skládají převážně z atomů vodíku a kyslíku, které tvoří dipólové vazby.
Když je mikrovlnná trouba zapnutá, elektromagnetické vlny pronikají do jídla a interagují s molekulami vody. Protože elektromagnetické vlny mění svou polarizaci v takt napětí, molekuly vody, které jsou v elektrickém poli, se s nimi snaží otáčet.
V důsledku tohoto stresu dochází mezi dvěma atomy vody k tření, které vede k oscilacím a rotacím molekul. Oscilace zahřívají molekulu a obraty vedou k vyrovnání molekuly v ose. Energie získaná z tohoto procesu se přeměňuje na teplo, které se přenáší na okolní molekuly a ohřívá veškeré jídlo uvnitř mikrovlnné trouby.
Jak funguje mikrovlnná trouba: princip činnosti s přetaktováním molekul vody
K vytvoření mikrovlnného záření se v mikrovlnné troubě používá magnetron - elektronka, která generuje elektromagnetické vlny určité frekvence (obvykle 2,45 GHz). Tyto vlny jsou přenášeny dovnitř mikrovlnné Komory vlnovodem, který je nasměruje k jídlu.
Když mikrovlny vstoupí do produktu uvnitř mikrovlnné trouby, interagují s molekulami vody, které jsou přítomny v mnoha potravinách. Voda je dipól, tedy Molekula s kladným a záporným nábojem, takže může reagovat na elektromagnetická pole mikrovln.
Mikrovlny vytvářejí elektromagnetické pole, které převrací molekuly vody na vysokou frekvenci. K převrácení dochází pohybem polárních nábojů uvnitř vodní molekuly. Tento pohyb generuje tepelnou energii, která vede k zahřátí produktu.
Díky rychlé změně směru mikrovlnného záření a slabé vazbě mezi molekulami vody dochází k ohřevu velmi rovnoměrně a rychle. To umožňuje dosáhnout požadované teploty produktu v krátkém čase.
Je však třeba si uvědomit, že mikrovlnná trouba nemusí jídlo rovnoměrně ohřívat, zvláště pokud se skládá z různých ingrediencí. Při používání mikrovlnné trouby se proto doporučuje jídlo pravidelně míchat nebo obracet, aby se dosáhlo rovnoměrného ohřevu.
Výroba mikrovln
Princip fungování magnetronu je založen na jevu elektronového paprsku a rotujícího magnetického pole. Uvnitř magnetronu je katoda zahřívaná nízkofrekvenčním ohřívačem. Katoda má záporné napětí, které způsobuje emisi elektronů. Elektronový paprsek směřuje k anodě, která je ve středu magnetronu a má vzhled otvoru jako rezonátor.
Mezi katodou a anodou je instalováno konstantní magnetické pole. Toto pole je vytvořeno pomocí permanentních magnetů nebo elektromagnetů umístěných kolem magnetronu. Provádí" nucenou " rotaci elektronů kolem anody a nutí je pohybovat se podél jejího povrchu.
Rotací elektronů kolem anody vytváří magnetické pole a Coriolisova síla působící na elektrony oscilační elektronický systém. Oscilace tohoto systému vedou ke generování vysokofrekvenčních elektromagnetických vln, konkrétně v rozsahu mikrovlnného záření. Tyto vlny jsou směrovány do kovové komory mikrovlnné trouby pomocí vlnovodu, kde dochází k ohřevu potravy.