Forno a microonde

Materie:Riassunto
Categoria:Fisica

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Testo

Le microonde
Le microonde sono radiazioni elettromagnetiche in un particolare campo di frequenza o lunghezza d'onda. Si tratta di onde centimetriche la cui frequenza può andare da 3 a 300 GHz; le onde con frequenza così alta sono anche chiamate a frequenza superalta (SHF). Le microonde hanno lunghezza d'onda più piccola di quella delle radiazioni usate per la diffusione radio, ma più elevata di quella della radiazione infrarossa. I confini fra i vari campi di frequenza sono alquanto arbitrari, poiché al variare della frequenza le proprietà delle onde variano con continuità piuttosto che a scatti.
Applicazioni
Le microonde trovano applicazione in molti campi come nei forni a microonde, nel radar e nelle telecomunicazioni. Nel campo delle telecomunicazioni si usano le microonde per trasferire informazioni telefoniche o televisive. Un vantaggio fondamentale delle microonde rispetto alle onde radio più convenzionali consiste nella maggiore quantità di informazioni che possono trasportare, essendo tale quantità proporzionale alla frequenza, che è più alta nelle microonde. Per quanto riguarda la propagazione, le microonde sono invece svantaggiate poiché riescono ad attraversare gli strati più alti dell'atmosfera senza essere riflesse indietro verso terra e non permettono così collegamenti oltre l'orizzonte. La trasmissione di microonde oltre la linea dell'orizzonte richiede una rete di stazioni ricetrasmittenti poste su alte torri situate in cima a colline a circa 40 Km l'una dall'altra, oppure l'uso di satelliti per comunicazioni per la ritrasmissione, in modo da avere un percorso senza ostacoli fra le stazioni. Grazie alla loro frequenza molto elevata, le microonde possono essere dirette con grande precisione, sotto forma di un fascio ristretto, dall'antenna trasmittente di una stazione a quella ricevente della successiva.
Generazione, trasmissione e ricezione.
La generazione. Le microonde sono generate per mezzo di speciali valvole elettroniche, che contengono un catodo, un anodo e una griglia in un contenitore sotto vuoto. Le normali valvole elettroniche possono lavorare con segnali di frequenza non superiore a 30 MHz. Con valvole speciali si può arrivare nel campo delle VHF (frequenze iperalte), ma per le UHF (frequenze ultra alte) e le microonde, il periodo diventa dello stesso ordine di grandezza del tempo impiegato dagli elettroni per passare da un elettrodo all'altro; la valvola quindi deve essere riprogettata con criteri completamente diversi. Esistono tre importanti tipi di valvole a microonde che risolvono il problema del tempo di transito agendo sulla velocità degli elettroni: il klistron, il magnetron e la valvola a onde progressive.
La trasmissione. Le microonde si propagano come le altre radiazioni elettromagnetiche; in qualche applicazione, comunque, esse devono essere dirette o guidate. La struttura che guida le microonde è chiamata antenna e ha la stessa funzione dell'antenna usata per la radio e la televisione, ma con notevoli differenze costruttive. Essa può contenere componenti come guide d'onda, trombe di diffusione, lenti e riflettori.
La ricezione. Nelle ricezione si usano antenne simili a quelle di trasmissione e la radiazione a microonde ricevuta è diretta a dispositivi opportuni per le ulteriori operazioni.
Pericoli delle microonde
L'uso delle radiazioni a microonde, per molteplici scopi, ha come risultato indiretto l'esposizione di molte persone a radiazioni a basso livello di potenza, mentre alcuni individui, in determinati posti e occupazioni, possono essere esposti a livelli di potenza considerevolmente più elevati.
Come accade per molte altre tecnologie e materiali nuovi, è difficile determinare gli effetti biologici, per esempio su persone, di un'esposizione a radiazioni a microonde di basso livello.
Forno a microonde
Elettrodomestico utilizzato per la cottura dei cibi, che sfrutta l’energia delle microonde per generare calore all’interno di tutte le sostanze contenenti acqua.
Forno a microonde
Le microonde generate dal magnetron vengono diffuse all’interno del forno con l’ausilio di una ventola. Il calore cuoce i cibi sviluppandosi all’interno di essi e non all’esterno come nei forni convenzionali, grazie alla proprietà delle microonde di attraversare intatte la maggior parte dei materiali e di essere assorbite dall’acqua e da poche altre sostanze normalmente contenute nei cibi.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
L’elemento essenziale di un forno a microonde è il magnetron, un dispositivo capace di generare un intenso campo elettromagnetico alla frequenza di circa 3 GHz (3 miliardi di vibrazioni al secondo). Nell’attraversare una sostanza, le microonde prodotte dal magnetron trasmettono energia solo alle molecole che possono vibrare alla loro stessa frequenza; nei cibi, che contengono sempre una certa quantità di acqua (anche quando sono apparentemente secchi), le molecole che vibrano con frequenza corrispondente a quella delle microonde sono appunto quelle dell’acqua. Entrando in vibrazione, tali molecole producono attrito contro le molecole adiacenti, generando calore. Poiché l'eccitazione è contemporanea in tutta la massa, il riscaldamento è relativamente uniforme e così pure la cottura del cibo.

FORNO A MICROONDE E FORNO TRADIZIONALE
Il processo di cottura di un forno a microonde è quindi profondamente diverso da quello del forno tradizionale. In un forno tradizionale, il calore si propaga all’interno della massa di cibo attraverso il meccanismo della conduzione; si diffonde quindi dall'esterno (dalla fonte di calore) verso l'interno del corpo. Questo spiega il motivo per cui si può verificare che un alimento si bruci nella parte esterna e rimanga crudo all’interno. Nel caso del forno a microonde, invece, la massa di cibo, grazie alle proprietà di penetrazione delle microonde, viene raggiunta da queste radiazioni elettromagnetiche quasi contemporaneamente in tutte le sue parti, e quindi viene riscaldata in modo uniforme all’esterno quanto all’interno. La cottura a microonde ha inoltre la caratteristica di avvenire in tempi molto brevi (alcuni minuti) e di non alterare in alcun modo le proprietà nutrizionali dei cibi.
COMPORTAMENTE DEI MATERIALI IN UN FORNO A MICROONDE
Poiché l'assorbimento di energia in questo caso non dipende dalla conduttività del materiale, ma solo dalla presenza di acqua al suo interno, né i materiali perfettamente isolanti (come la ceramica o la plastica) né quelli conduttori (come i metalli) si riscaldano per effetto dell’azione delle microonde. Se si sperimenta un riscaldamento del recipiente che contiene il cibo, lo si deve non all’azione delle microonde, ma al contatto delle pareti del recipiente con il cibo stesso riscaldato. Il motivo per cui i contenitori metallici non vanno inseriti nel forno è che, date le loro proprietà conduttive, diventano sede di intense correnti elettriche che modificano il campo interno, fino a produrre scariche tra il contenitore e le pareti del forno, col rischio di danneggiare il magnetron. In compenso, proprio perché le microonde non riscaldano l'aria né le pareti e i contenitori isolanti, i forni di questo tipo consentono un notevole risparmio di energia.
FORNO A MICEROONDE E SICUREZZA
Dal momento che le microonde possono essere dannose per i tessuti viventi, particolari accorgimenti costruttivi evitano le fughe di energia verso l'esterno. Così il magnetron entra in funzione solo a sportello chiuso e il vetro d'ispezione anteriore ingloba una rete metallica che impedisce il passaggio delle microonde.
Le microonde
Le microonde sono radiazioni elettromagnetiche in un particolare campo di frequenza o lunghezza d'onda. Si tratta di onde centimetriche la cui frequenza può andare da 3 a 300 GHz; le onde con frequenza così alta sono anche chiamate a frequenza superalta (SHF). Le microonde hanno lunghezza d'onda più piccola di quella delle radiazioni usate per la diffusione radio, ma più elevata di quella della radiazione infrarossa. I confini fra i vari campi di frequenza sono alquanto arbitrari, poiché al variare della frequenza le proprietà delle onde variano con continuità piuttosto che a scatti.
Applicazioni
Le microonde trovano applicazione in molti campi come nei forni a microonde, nel radar e nelle telecomunicazioni. Nel campo delle telecomunicazioni si usano le microonde per trasferire informazioni telefoniche o televisive. Un vantaggio fondamentale delle microonde rispetto alle onde radio più convenzionali consiste nella maggiore quantità di informazioni che possono trasportare, essendo tale quantità proporzionale alla frequenza, che è più alta nelle microonde. Per quanto riguarda la propagazione, le microonde sono invece svantaggiate poiché riescono ad attraversare gli strati più alti dell'atmosfera senza essere riflesse indietro verso terra e non permettono così collegamenti oltre l'orizzonte. La trasmissione di microonde oltre la linea dell'orizzonte richiede una rete di stazioni ricetrasmittenti poste su alte torri situate in cima a colline a circa 40 Km l'una dall'altra, oppure l'uso di satelliti per comunicazioni per la ritrasmissione, in modo da avere un percorso senza ostacoli fra le stazioni. Grazie alla loro frequenza molto elevata, le microonde possono essere dirette con grande precisione, sotto forma di un fascio ristretto, dall'antenna trasmittente di una stazione a quella ricevente della successiva.
Generazione, trasmissione e ricezione.
La generazione. Le microonde sono generate per mezzo di speciali valvole elettroniche, che contengono un catodo, un anodo e una griglia in un contenitore sotto vuoto. Le normali valvole elettroniche possono lavorare con segnali di frequenza non superiore a 30 MHz. Con valvole speciali si può arrivare nel campo delle VHF (frequenze iperalte), ma per le UHF (frequenze ultra alte) e le microonde, il periodo diventa dello stesso ordine di grandezza del tempo impiegato dagli elettroni per passare da un elettrodo all'altro; la valvola quindi deve essere riprogettata con criteri completamente diversi. Esistono tre importanti tipi di valvole a microonde che risolvono il problema del tempo di transito agendo sulla velocità degli elettroni: il klistron, il magnetron e la valvola a onde progressive.
La trasmissione. Le microonde si propagano come le altre radiazioni elettromagnetiche; in qualche applicazione, comunque, esse devono essere dirette o guidate. La struttura che guida le microonde è chiamata antenna e ha la stessa funzione dell'antenna usata per la radio e la televisione, ma con notevoli differenze costruttive. Essa può contenere componenti come guide d'onda, trombe di diffusione, lenti e riflettori.
La ricezione. Nelle ricezione si usano antenne simili a quelle di trasmissione e la radiazione a microonde ricevuta è diretta a dispositivi opportuni per le ulteriori operazioni.
Pericoli delle microonde
L'uso delle radiazioni a microonde, per molteplici scopi, ha come risultato indiretto l'esposizione di molte persone a radiazioni a basso livello di potenza, mentre alcuni individui, in determinati posti e occupazioni, possono essere esposti a livelli di potenza considerevolmente più elevati.
Come accade per molte altre tecnologie e materiali nuovi, è difficile determinare gli effetti biologici, per esempio su persone, di un'esposizione a radiazioni a microonde di basso livello.
Forno a microonde
Elettrodomestico utilizzato per la cottura dei cibi, che sfrutta l’energia delle microonde per generare calore all’interno di tutte le sostanze contenenti acqua.
Forno a microonde
Le microonde generate dal magnetron vengono diffuse all’interno del forno con l’ausilio di una ventola. Il calore cuoce i cibi sviluppandosi all’interno di essi e non all’esterno come nei forni convenzionali, grazie alla proprietà delle microonde di attraversare intatte la maggior parte dei materiali e di essere assorbite dall’acqua e da poche altre sostanze normalmente contenute nei cibi.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
L’elemento essenziale di un forno a microonde è il magnetron, un dispositivo capace di generare un intenso campo elettromagnetico alla frequenza di circa 3 GHz (3 miliardi di vibrazioni al secondo). Nell’attraversare una sostanza, le microonde prodotte dal magnetron trasmettono energia solo alle molecole che possono vibrare alla loro stessa frequenza; nei cibi, che contengono sempre una certa quantità di acqua (anche quando sono apparentemente secchi), le molecole che vibrano con frequenza corrispondente a quella delle microonde sono appunto quelle dell’acqua. Entrando in vibrazione, tali molecole producono attrito contro le molecole adiacenti, generando calore. Poiché l'eccitazione è contemporanea in tutta la massa, il riscaldamento è relativamente uniforme e così pure la cottura del cibo.

FORNO A MICROONDE E FORNO TRADIZIONALE
Il processo di cottura di un forno a microonde è quindi profondamente diverso da quello del forno tradizionale. In un forno tradizionale, il calore si propaga all’interno della massa di cibo attraverso il meccanismo della conduzione; si diffonde quindi dall'esterno (dalla fonte di calore) verso l'interno del corpo. Questo spiega il motivo per cui si può verificare che un alimento si bruci nella parte esterna e rimanga crudo all’interno. Nel caso del forno a microonde, invece, la massa di cibo, grazie alle proprietà di penetrazione delle microonde, viene raggiunta da queste radiazioni elettromagnetiche quasi contemporaneamente in tutte le sue parti, e quindi viene riscaldata in modo uniforme all’esterno quanto all’interno. La cottura a microonde ha inoltre la caratteristica di avvenire in tempi molto brevi (alcuni minuti) e di non alterare in alcun modo le proprietà nutrizionali dei cibi.
COMPORTAMENTE DEI MATERIALI IN UN FORNO A MICROONDE
Poiché l'assorbimento di energia in questo caso non dipende dalla conduttività del materiale, ma solo dalla presenza di acqua al suo interno, né i materiali perfettamente isolanti (come la ceramica o la plastica) né quelli conduttori (come i metalli) si riscaldano per effetto dell’azione delle microonde. Se si sperimenta un riscaldamento del recipiente che contiene il cibo, lo si deve non all’azione delle microonde, ma al contatto delle pareti del recipiente con il cibo stesso riscaldato. Il motivo per cui i contenitori metallici non vanno inseriti nel forno è che, date le loro proprietà conduttive, diventano sede di intense correnti elettriche che modificano il campo interno, fino a produrre scariche tra il contenitore e le pareti del forno, col rischio di danneggiare il magnetron. In compenso, proprio perché le microonde non riscaldano l'aria né le pareti e i contenitori isolanti, i forni di questo tipo consentono un notevole risparmio di energia.
FORNO A MICEROONDE E SICUREZZA
Dal momento che le microonde possono essere dannose per i tessuti viventi, particolari accorgimenti costruttivi evitano le fughe di energia verso l'esterno. Così il magnetron entra in funzione solo a sportello chiuso e il vetro d'ispezione anteriore ingloba una rete metallica che impedisce il passaggio delle microonde.

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