Comment le four à micro-ondes chauffe-t-il les aliments ? (TPE)

Résumé du document

C'est presque par hasard que le four à micro-ondes est né, à la fin des années 1940, dans le Massachussetts. Des ingénieurs de la société Raytheon qui, à l'origine, travaillaient à l'élaboration de magnétrons ont mis en place le premier four à micro-ondes. La fonction du magnétron, tel qu'on le connait aujourd'hui, est de produire et d'envoyer les micro-ondes sur les aliments dans le four à micro-ondes. C'est seulement à cette époque que ces ingénieurs ont constaté la présence de chaleur à proximité d'un magnétron en fonctionnement. Percy Spencer, un des ingénieurs, curieux de ce phénomène, a placé des grains de maïs proche du magnéton, et ils ont éclaté ! Le four à micro-ondes est né, et le pop-corn est le premier aliment chauffé par celui-ci. En 1946, Charlie Adams, président de Raytheon, dépose un brevet sur le four à micro-ondes. En 1947, la société construit le premier four à micro-ondes, mais ce n'est qu'en 1953 qu'il sera commercialisé, sous le nom de « Radarange ». Cependant, il n'avait pas encore un rôle domestique, car il mesurait 1,8 mètre de haut pour une masse de 340 kg. Il n'était donc utilisé que pour des professionnels de la restauration. Le premier four domestique apparaît en 1967 (...)

Extraits

[...] II) Le fonctionnement du four à micro-ondes La micro-onde, une onde électromagnétique Tout d'abord, définissons généralement ce qu'est une micro-onde. Une micro-onde est une onde matérielle non visible à l'œil nu. On appelle onde matérielle une onde qui se propage dans un milieu en le déformant, comme l'onde sonore dans l'air atmosphérique, par exemple. La propagation de l'onde est due, dans ce cas, à la transmission du mouvement par les molécules du milieu de propagation. Il n'en est pas toujours ainsi et certaines ondes électromagnétiques, comme la lumière, se propagent sans support matériel, et en particulier dans le vide (ce n'est pas le cas de la micro-onde). [...]

[...] En effet, on peut entendre aux informations ou lire sur Internet que les micro-ondes ont un effet biologique dévastateur. Ces effets ne se manifestent qu'à une exposition importante de micro-ondes, qui entraîne un échauffement du corps humain, qui est majoritairement composé d'eau. Cependant, un échauffement, notamment au niveau des yeux ou du cerveau, n'a été détecté qu'après une très longue exposition, de densité supérieure à celle mesurée dans le four à micro-ondes. Les risques de fuite ont été réduits au minimum actuellement, et les constructeurs doivent respecter des normes très strictes. [...]

[...] - Matériel : deux bambous, deux verres, un four à micro-ondes, une plaque chauffante. - Hypothèse : Le bambou baignant dans l'eau du four à micro-ondes pourrait présenter un problème de croissance. - Protocole : Nous portons à ébullition16 de l'eau dans un récipient en verre dans un four à micro-ondes (nous y avons préalablement inséré une cuillère en porcelaine, pour éviter le phénomène de sur- ébullition). Puis, nous portons à ébullition de l'eau sur une plaque chauffante. Nous laissons les deux récipients refroidir à température ambiante. [...]

[...] Après dix secondes, nous sortons les deux tranches de pain du four à micro-ondes et effectuons de nouveau les mesures faites précédemment. - Observations et résultats expérimentaux : Test au sulfate du cuivre anhydre : à gauche, le pain frais (le sulfate de cuivre anhydre prend une couleur bleue en présence d'eau); à droite, le pain sec (le sulfate de cuivre anhydre est resté blanc, la tranche ne contient donc pas d'eau). Au commencement, les deux tranches de pain pèsent 21,2 grammes et son à une température de 21,9 Masses des tranches de pain (pain frais à gauche, pain sec à droite) Masses des tranches de pain (pain frais à gauche, pain sec à droite) Après leur passage au four à micro-ondes, le pain frais est beaucoup plus chaud que le pain sec : le pain frais a une température de 82,2°C et le pain sec de 33,3°C. [...]

[...] Cette excitation des molécules et leur frottement les unes contre les autres entraînent donc une libération d'énergie thermique. Ce phénomène peut être illustré par l'expérience suivante : Expérience : Frottement de la table par notre doigt - Objectif : Prouver que le frottement entre deux corps rugueux13 génère de la chaleur. - Matériel : Nous utiliserons notre doigt, une table et un thermomètre électronique. - Protocole : Sur une surface rugueuse (dans notre cas, une table), en un point précis, nous mesurons la température à l'aide d'un thermomètre électronique. [...]