Personagens: Percy Spencer

Percy Spencer - (1894-1970)
Inventor do Forno Micro-ondas

120630 - Inventor do Aparelho Forno de Micro-ondas (1945)

Nome Completo: Percy Lebaron Spencer - (1894-1970) = 76 anos.

Engenheiro; Inventor.

Local de Nascimento: EUA - Maine, Howland.

Data de Nascimento: 19 de Julho de 1894.

Data de Falecimento: 08 de Setembro de 1970.

Percy Spencer, foi um engenheiro estadunidense. Foi o inventor do Forno de micro-ondas, em 1945, ao serviço da empresa Raytheon.

O efeito calorífico das microondas foi descoberto pelo americano Percy Spencer. Durante a realização de experiências com radares e microondas, reparou que a barra de chocolate metida na sua algibeira se tinha quase derretido. Procurou a explicação de tal fato, pês grãos de milho sob o efeito dessas ondas e, em poucos segundos, eles ficaram transformados em pipocas. As microondas tinham agitado as moléculas de água contidas nos grãos de milho, friccionara-as umas contra as outras e aquecera-as.

Os primeiros fornos de microondas eram, porém, caros e pouco práticos. A partir de 1970 apareceram modelos menores e mais fáceis de operar.

Spencer continuou na Raytheon como consultor sénior até que morreu com 76 anos. Até a época de sua morte, registrou 150 patentes e foi considerado um dos maiores peritos do mundo no campo da energia de microondas.

Em 18 de Setembro de 1999, Percy Lebaron Spencer foi incluído na National Inventors Hall of Fame.

Como Funciona o Micro-ondas:

A energia elétrica, na forma de uma corrente alternada (alta e baixa tensão) é transformada em corrente contínua por intermédio de um circuito formado por um transformador, diodos e capacitores.

A corrente que chega do transformador através do triplicador serve para alimentar o magnetron.

Composição:

Um Magnetron aberto

O magnetron é construído por um ânodo cilíndrico, composto de cavidades, estas encontram-se no eixo de um cátodo de aquecimento, É necessário saber que quanto mais cavidades mais elevado é o seu rendimento. O ânodo e o cátodo são separados por um espaço ao qual se dá o nome de espaço de interação, estando em vácuo. Estas cavidades, ditas "cavidades ressonantes", podem ter formas diferentes de acordo com o magnetron considerado. Encontram-se também dois ímans que são fixados perpendicularmente em relação ao eixo do tubo.

Funcionamento:

Um campo elétrico contínuo é aplicado entre o ânodo e o cátodo. Este campo tem uma tensão de ordem de vários kV (cerca de 4.000 V), para um espaço de ação de alguns milímetros. Os elétrons liberados pelo cátodo são acelerados pelo campo magnético contínuo. Na ausência de ímans, os elétrons iriam diretamente ao ânodo. Graças ao campo magnético criado pelos dois ímans perpendiculares ao eixo ânodo/cátodo, obtém-se um movimento circular em torno do cátodo, com trajetórias semelhantes a cicloides.

Considera-se que cada elétron é animado de uma velocidade v. O campo magnético cria, com a nuvem eletrônica, uma força de Laplace que serve para acelerar as ondas. Estas cargas que fluem entre o ânodo e o cátodo vão entrar em interação com as cavidades ressonantes do bloco anódico que se torna o apoio das oscilações eletromagnéticas.

Como podemos ver, tendo em conta o exposto acima, a radiação eletromagnética deve-se à vibração dos elétrons nas cavidades ressonantes. Maxwell, em 1865, fez um estudo sobre os fenômenos elétricos e magnéticos chegando às "equações de Maxwell", chegando graças a estas a mostrar que um campo elétrico variável produz um campo magnético variável inverso. As dimensões destas cavidades são calculadas para que as ondas tenham uma frequência de 2.450 MHz. Uma parte destas ondas é encaminhada para o guia de ondas ou antena, graças a diversos meios de acoplamento. O guia de onda transmite estas pela cavidade do forno, onde vão permitir cozer os alimentos.

Ação das micro-ondas sobre as moléculas de água:

A molécula de água, H²O, é formada por um átomo de oxigênio e dois de Hidrogênio. Ela é bipolar, o que significa que o baricentro das cargas negativas e o das cargas positivas não coincidem. Isto se deve ao fato do átomo de oxigênio ter maior eletronegatividade que o hidrogênio.

Quando sujeita a uma radiação, a molécula de água absorve a energia das ondas eletromagnéticas se estas têm uma frequência que limita as das micro-ondas (2.450 MHz). Esta absorção traduz-se numa rotação da Molécula de água.

As moléculas de água de um alimento em estado normal estão em desordem: não respeitam nenhuma ordem de orientação específica. Mas quando sujeitas a um campo elétrico contínuo os polos negativos das moléculas de água tem tendência a orientar-se em direção desse ultimo.

Quando sujeitas as micro-ondas, as moléculas de água do alimento orientam-se em direção ao campo elétrico que compõe estas ondas. Este campo, ao ser alternado, faz com que os pólos orientem-se sucessivamente num sentido e seguidamente no outro, o que resulta em várias mudanças de orientação (cerca de 2.450.000.000 de vezes num segundo) ao mesmo ritmo que a onda que oscila 2.450.000.000 de vezes por segundo.

As fricções entre as moléculas de água criadas por este grande número de rotações libertam calor. Após esta liberação de calor, este se transmite às diferentes camadas do alimento por indução e reaquecimento assim a uma parte do alimento. A quantidade de água não repartida da mesma maneira no alimento faz com que certas partes do alimento fiquem mais ou menos quentes que outros. Mas quando ha liberação de calor das moléculas de água, tem tendência a passar do estado líquido ao estado gasoso, o volume de vapor assim produzido não pode necessariamente ser contido no alimento e é por isso que certos alimentos explodem.

A molécula de água não é a única a vibrar na presença de micro-ondas, há também os açúcares e as gorduras. Mas o que faz com que a molécula de água seja a única a desempenhar um papel na liberação de calor é a sua dimensão: é a única que é bipolar e que pode girar graças à sua pequena dimensão.

Penetração das ondas no interior do alimento:

A penetração das ondas nos alimentos difere em função deste, da sua concentração e composição. Quando um alimento é sujeito a uma radiação de micro-ondas, ele tem tendência a rejeitar uma parte das ondas e armazenar outra parte delas. A parte absorvida é chamada de 'energia calorífica' e é graças a ela que o alimento aquece. A parte rejeitada é chamada de 'onda refletida'. Para evitar que partes do alimento sejam queimadas e outras fiquem frias é necessário que a distribuição das ondas sejam a mesma em todas as zonas do alimento. Para este efeito as paredes da cavidade fazem refletir as ondas e o prato em rotação permite a distribuição homogênea das ondas do alimento.

O cozimento do alimento em relação ao magnetron:

Quando a radiação, as moléculas de água movem-se e ocorre uma liberação de calor, mas esta liberação de calor é sentida apenas no final da radiação. Ou seja, durante a radiação, o calor é gerado graças às fricções, mas esta liberação nunca é dispensada no alimento. Em contrapartida se a radiação for interrompida alguns momentos e retomada, constata-se uma liberação de calor durante a interrupção, que dura ainda alguns momentos após a retomada. É por isso que num forno microondas para agitar as moléculas durante um certo tempo, durante o qual o alimento é aquecido, e em seguida continua até ao final do tempo programado. Em geral numa duração de um minuto o magnetron trabalha durante quatro siclos de 7,5 segundos.

Perigos:

Líquidos quando colocados no forno micro-ondas podem superaquecer, causando queimaduras graves no usuário quando retirado do forno.

Recipientes fechados e ovos podem explodir dentro do forno devido à pressão do vapor.

Produtos aquecidos por muito tempo também podem pegar fogo dentro do forno.

Objetos metálicos ou condutores quando aquecidos atuam como antenas, resultando em uma corrente elétrica.

Qualquer objeto de metal pode criar arco elétrico (faísca) dentro do forno de micro-ondas, isso inclui peças de faqueiro e papel alumínio.

Fornos de micro-ondas possuem radiação, mas que só produz risco se o forno for mal utilizado.

Fotos do autor e de sua invenção: O Forno Micro-ondas.