Lò vi sóng làm nóng đồ ăn bằng cách nào: từ thanh kẹo chảy đến căn bếp | Viết bởi osx

Chỉ trong vài phút, lò vi sóng hâm nóng hộp cơm nguội mà không cần lửa hay thanh nhiệt đỏ rực, còn chiếc đĩa sứ gần như không nóng lên. Câu trả lời nằm ở sóng vi ba và cách các phân tử nước trong thức ăn phản ứng với chúng.

Một chiếc lò vi sóng gia đình: buồng nấu là hộp kim loại kín, cửa kính có lớp lưới kim loại chắn sóng

Từ radar thời chiến đến căn bếp Lò vi sóng ra đời nhờ magnetron khoang cộng hưởng, linh kiện tạo sóng vi ba do John Randall và Harry Boot phát triển năm 1940 tại Đại học Birmingham, Anh, để phục vụ radar trong Thế chiến thứ hai. Vài mốc chính:

1945 : kỹ sư Percy Spencer của hãng Raytheon (Mỹ) nhận thấy thanh kẹo trong túi bị chảy khi đứng gần một bộ radar đang hoạt động. Món đầu tiên ông cố ý nấu bằng vi sóng là bỏng ngô, món thứ hai là một quả trứng, và nó đã nổ. 8/10/1945 : Raytheon nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho phương pháp nấu của Spencer. 1947 : Raytheon tung ra Radarange, chiếc lò vi sóng thương mại đầu tiên, dành cho nhà hàng, khách sạn. 1964 đến 1966 : Sharp giới thiệu lò vi sóng có đĩa xoay đầu tiên. 1967 : Amana, công ty con của Raytheon, ra mắt mẫu lò đặt bàn cho gia đình với giá 495 USD.

Sóng vi ba là bức xạ điện từ không ion hóa, tần số từ 300 MHz đến 300 GHz, nằm giữa sóng vô tuyến và tia hồng ngoại. Lò gia đình thường chạy ở khoảng 2,45 GHz, ứng với bước sóng 12,2 cm, còn lò công nghiệp lớn hay dùng 915 MHz. Tần số 2,45 GHz thuộc băng tần ISM dành cho công nghiệp, khoa học và y tế, được phép dùng trên toàn thế giới.

Phân tử nước xoay liên tục và sinh nhiệt

Lò vi sóng làm nóng bằng cơ chế gọi là gia nhiệt điện môi. Phân tử nước là phân tử phân cực: một đầu mang điện tích dương một phần, đầu kia mang điện tích âm một phần. Trong điện trường đổi chiều hàng tỉ lần mỗi giây, các phân tử này liên tục xoay để cố thẳng hàng với trường, và năng lượng đó chuyển thành nhiệt. Sau đó nhiệt lan dần ra cả món ăn bằng dẫn nhiệt.

Wikipedia lưu ý một hiểu lầm phổ biến: lò vi sóng không hoạt động ở một tần số cộng hưởng đặc biệt của nước. Mọi phân tử phân cực đều tham gia, và hiện tượng này xảy ra trên một dải tần rộng. Vài điểm đáng chú ý:

Chất béo và đường hấp thụ vi sóng kém hơn nước, nhưng cần ít năng lượng hơn để tăng nhiệt độ nên có lúc nóng hơn nước nhiều, đôi khi làm biến dạng hộp nhựa. Nước đá hấp thụ vi sóng kém hơn nước lỏng vì phân tử bị giữ chặt, nên chế độ rã đông chạy ở công suất thấp để nhiệt kịp lan vào phần còn đông cứng. Thủy tinh, giấy, đa số nhựa và gốm sứ gần như để vi sóng đi xuyên qua, nên đồ đựng ít nóng lên.

Nguồn điện cao áp một chiều, dùng biến áp lớn kèm mạch nhân áp hoặc mạch inverter. Magnetron biến điện năng cao áp thành sóng vi ba. Ống dẫn sóng ngắn đưa vi sóng vào buồng nấu. Đĩa xoay hoặc quạt khuấy sóng bằng kim loại để phân bố sóng đều hơn.

Magnetron đã được cắt bỏ một phần vỏ (không có nam châm), linh kiện tạo ra sóng vi ba trong lò

Ở đa số lò dùng biến áp, magnetron chỉ bật hoặc tắt, nên mức công suất thấp thực chất là bật tắt magnetron theo chu kỳ vài giây. Các mẫu dùng inverter có thể cấp công suất thấp liên tục nên hâm nóng đều hơn.

Sóng vi ba dội qua lại giữa các vách kim loại và tạo thành sóng dừng, sinh ra những điểm nóng và điểm chết cố định trong buồng nấu. Đĩa xoay giúp mỗi phần thức ăn lần lượt đi qua các điểm nóng. Lò vi sóng cũng không nấu từ trong ra ngoài như nhiều người nghĩ: vi sóng chủ yếu được hấp thụ ở lớp ngoài, sâu khoảng vài cm tùy lượng nước. Với miếng thức ăn dày, theo HowStuffWorks, sóng không vào được tới tâm và phần giữa phải chờ nhiệt dẫn vào. Không khí trong lò ở nhiệt độ phòng nên món ăn không có lớp vỏ giòn.

Theo FDA, vi sóng có ba đặc tính: bị kim loại phản xạ, đi xuyên qua thủy tinh, giấy, nhựa và bị thức ăn hấp thụ. Từ đó suy ra các lưu ý:

Vật kim loại có đầu nhọn như nĩa có thể gây tia lửa điện. Một chiếc thìa nhẵn thường không gây tia lửa, nhưng giấy bạc bị nhăn thì dễ gây. Buồng nấu hoạt động như một lồng Faraday. Lưới kim loại ở cửa có lỗ nhỏ hơn nhiều so với bước sóng 12,2 cm nên vi sóng không lọt ra. Tiêu chuẩn của Mỹ giới hạn mức rò rỉ ở 5 mW/cm² tại khoảng cách chừng 5 cm từ bề mặt lò, và bắt buộc có hai khóa liên động độc lập ngắt sóng ngay khi mở cửa. Vi sóng chuyển thành nhiệt khi được hấp thụ, không làm thức ăn bị nhiễm phóng xạ. Nước đun một mình trong cốc sạch có thể vượt điểm sôi mà không sủi bọt, rồi trào mạnh khi bị khuấy hoặc cho thêm cà phê.

Nguồn: Wikipedia , HowStuffWorks , FDA