la magie du four à micro

Par un beau samedi après-midi, alors que votre famille est partie au loin pour la
fin de semaine, que vos amis sont tous indisponibles pour profiter de votre
maison laissée sans surveillance et que même votre chat est occupé à
dormir, serait-il possible que l’ennui vous gagne? Au cas où
cette possibilité deviendrait réalité, sachez qu’un moyen
très simple de se divertir à moindre coût est de mettre un
œuf dans un four à micro-ondes! Les quelques secondes
durant lesquelles vous pourrez regarder cette explosion
contrôlée sauront faire passer votre ennui et vaudront
amplement les quinze minutes ensuite nécessaires au
nettoyage de l’électroménager. Vous aurez d’ailleurs tout le
temps nécessaires pendant vos tâches ménagères pour vous interroger sur ce que
vous venez de voir ainsi que pour découvrir que derrière votre acte de
délinquance amateur se cachent des principes physiques élémentaires et ô
combien passionnants!
Les origines du four à micro-ondes
Lumière sur…
Percy Spencer
Percy Spencer, né le 9 juillet
1894 et décédé le 8 septembre
1970,
est
un
inventeur
américain
majoritairement
connu pour avoir inventé le
four à micro-ondes. Durant
toute sa carrière, il déposa près
de 300 brevets d’invention.
Après sa mort, la société
Raytheon, chez laquelle il avait
passé toute sa carrière, donna
son nom à un immeuble à titre
d’hommage posthume.
La recherche sur les micro-ondes commença dans les
années 1930, avant de devenir le sujet scientifique de
l’heure au cours de la Seconde Guerre mondiale en
raison de leur utilisation dans les radars de défense.
À cette même époque, dans une usine de radars, un
dénommé Percy Spencer remarqua que la barre de
chocolat contenue dans ses poches avait fondu et ce,
malgré le fait qu’il n’était à proximité d’aucune source
de chaleur. Cet inventeur en devenir ne prit pas grand
temps avant d’identifier le lien entre cet événement et
les radars environnants.
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Quelques années et plusieurs expériences plus tard,
M. Spencer donna naissance au premier four à microondes : mesurant 1,80 m de haut pour 340 kg au total, son
« bébé » portait alors le nom de Radarange et était sans
doute inconscient de la révolution qu’il allait apporter
dans les cuisines du monde entier.
L’un des premiers fours à
micro-ondes commercialisés.→
Avant de passer au fonctionnement de cet indispensable des cuisines modernes, il
pourrait être utile de s’attarder sur ce qu’est une micro-onde, de la même manière
que les chercheurs du siècle dernier ont fait des recherches sur ces mystérieuses
ondes avant de mettre au point cette innovation.
Le mystère des micro-ondes… Et des ondes!
Les micro-ondes sont, comme leur nom
l’indique, des ondes, c’est-à-dire des
oscillations transportant de l’énergie.
Avec une définition comme celle-ci, il
serait facile de penser que c’est un
concept très abstrait, mais il n’en est
rien! En effet, une onde est
physiquement identique aux vagues
provoquées par un caillou qu’on jette
dans l’eau, à la seule différence que, dans le cas des ondes, nous ne pouvons voir
ces fameuses vagues.
Les ondes peuvent voyager soit uniquement dans un milieu matériel, soit aussi
bien dans le vide que dans la matière. Le son et les ondes sismiques font partis de
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la première catégorie, soit celle des ondes mécaniques. Le deuxième groupe, celui
avec les ondes qui peuvent voyager dans tous les milieux, porte quant à lui le nom
de spectre électromagnétique.
Le spectre électromagnétique est le nom donné à l’ensemble des ondes
électromagnétiques, qui y sont classées en différentes catégories. Celles-ci sont
les suivantes : les rayons gamma, les rayons X, les rayons ultraviolets, la lumière
visible, les rayons infrarouges, les ondes radio et finalement, les micro-ondes.
Parmi toutes ces ondes, seules celles faisant partie de la lumière visible sont
perceptibles par l’œil humain. En effet, lorsqu’on décompose cette catégorie, on
remarque que les ondes la composant sont toutes les couleurs de l’arc-en-ciel!
Dans notre cas, les ondes qui nous intéressent, les micro-ondes, sont situées deux
catégories à gauche de la lumière visible sur le tableau ci-dessus en raison de leur
fréquence, qui est la plus basse de toutes les catégories après les ondes radio. En
effet, les micro-ondes ont une fréquence de 1 GHz à 300 GHz, ce qui signifie que,
en reprenant l’image des vagues citée plus haut, il y aurait entre 1 000 000 000 et
300 000 000 000 vagues résultant de la collision de l’eau et de la roche créée à
chaque seconde! Cela peut sembler beaucoup mais comparativement aux
30 000 000 000 000 000 000 Hz des rayons gamma, c’est tout ce qu’il y a de plus
« micro »!
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L’heure est donc venue de s’attaquer au vif du sujet! Afin de chauffer les aliments,
les micro-ondes suivent un processus très strict qui sera, dans les prochaines
pages, comparé à un marathon.
Les composantes du four à micro-ondes
• 1ere étape : le départ
Dès le signal de départ, dans le cas qui nous concerne, la mise en marche du
four à micro-ondes, le magnétron, une anode (autrement dit, un dispositif
chargé positivement, que l’on pourrait ainsi comparer à la charge positive
d’un aimant) se met à produire des micro-ondes. Dès leur création, celles-ci
s’élancent à toute vitesse vers la cavité du four à micro-ondes, car comme
dans un vrai marathon, chaque seconde compte! En effet, il ne faudrait pas
faire attendre le pauvre propriétaire de son plat plus longtemps que
nécessaire…
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« Un petit tunnel métallique duquel
les ondes ne peuvent s’échapper »
• 2eme étape : la course
Tout de suite après le départ, les microondes parcourent le guide d’onde, un
petit tunnel métallique duquel les ondes
ne peuvent s’échapper, avec comme
objectif de se rendre dans la cavité du
four. Au bout du guide se trouve l’agitateur d’ondes, qui répartit les ondes
le plus uniformément possible dans la cavité de l’électroménager, qu’elles
emprunteront ensuite.
Le métal reflète les micro-ondes. C’est
pour cette raison que tout l’intérieur du
four est recouvert de métal, puisqu’ainsi,
les fuites sont impossibles!
• 3eme étape : le sprint final!
Rendues à cette étape, les ondes Saviez-vous que?...
prennent d’assaut la nourriture contenue Si les aliments explosent dans le four
dans le four! Cependant, elles ne s’en à micro-ondes, que ce soit l’œuf de
l’introduction ou votre repas de ce
prennent pas à toutes les parties de midi, c’est parce que des molécules
l’aliment. C’est à cet instant qu’entre en d’eau présentes dans ceux-ci se
jeu l’élément-clé du fonctionnement de mettent à bouillir. Ainsi rendues
cette invention : l’eau! En effet, les gazeuses, elles deviennent beaucoup
plus légères que les autres molécules
micro-ondes ne font chauffer que les de l’aliment, ce qui fait en sorte
molécules de ce précieux liquide, et ce, qu’elles veulent en sortir. Pour ce
en les faisant vibrer énormément, c’est-à- faire, elles poussent sur les autres
dire environ 2 450 000 000 fois par molécules jusqu’à ce qu’elles s’ôtent
de leur chemin, avec tellement de
seconde! Ce chiffre vous dit-il quelque force que les autres molécules se
chose? Il devrait! C’est en effet, comme retrouvent souvent expulsées elles
on l’a vu plus tôt, l’une des fréquences aussi de l’aliment, ce qui provoque les
« explosions »!
possibles des micro-ondes. Ainsi, en
entrant en contact avec elles, les micro- Ainsi, si votre repas explose, c’est un
très bon signe qu’il est assez chaud!
ondes forcent les molécules à bouger
autant qu’elles bougent elles-mêmes, ce qui les réchauffe, car de la même
manière que l’être humain a chaud lorsqu’il fait du sport, les molécules
libèrent de la chaleur lorsqu’elles s’agitent. Finalement, la plaque tournante
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du four à micro-ondes fait tourner la nourriture afin de lui assurer la cuisson
la plus égale possible.
Pour conclure
Vous avez envie de voir l’expérience
du début mais vous êtes trop
paresseux pour ensuite nettoyer le
four à micro-onde? L’explosion est
disponible en ligne à l’adresse
suivante :
http://www.youtube.com/watch?v=o
_Evg5HNM1k
Avis aux âmes sensibles! La musique
métal mise en arrière-plan peut
donner l’impression qu’il s’agit d’un
film d’horreur.
C’est donc de cette manière que la magie du
four à micro-ondes s’opère! Vous connaissez
désormais ses plus grands secrets, des plus
intimes aux plus scandaleux. Vous ne le
regarderez donc plus jamais de la même façon
puisque à partir de maintenant et à jamais, il
sera pour vous le Saint Graal de la physique,
ainsi que, possiblement, un excellent moyen
d’occuper votre après-midi!
CHARLES GROLEAU
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Médiagraphie
http://www.futura-sciences.com/magazines/maison/infos/dico/d/maison-fourmicro-ondes-11119/
http://sciencejunior.fr/physique/comment-le-four-a-micro-ondes-cuit-il-lesaliments
http://fr.wikipedia.org/wiki/Four_%C3%A0_micro-ondes
http://fr.wikipedia.org/wiki/Percy_Spencer
http://bv.alloprof.qc.ca/science-et-technologie/repertoires-de-revision-ensciences/repertoire-de-revision-en-sciences-quatrieme-secondaire-st.aspx
http://bv.alloprof.qc.ca/physique/generalites-en-physique/le-rayonnementelectromagnetique.aspx#micro-onde
http://www.cchst.ca/oshanswers/phys_agents/microwave_ovens.html
http://www.linternaute.com/science/technologie/article/comment-focntionneun-four-a-micro-ondes.shtml
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