Group spirit
Notre Projet, votre Culture
LE FOUR A MICRO-ONDES
I
Avant de s'intéresser au Four à micro-ondes, nous verrons un autre type de cuisson: l'échauffement par contact. C'est à dire à la "casserole". Donc, en chauffant nous passons d'une eau liquide à gazeuse. Cela s'appelle chaleur (et non énergie) latente de vaporification=Energie nécessaire pour passer d'une eau liquide à 100°C à une eau gazeuse à 100°C. Le vrai terme, c'est Enthalpie de changement d’état.
Le changement d'état consomme bien de l'énergie (ou en restitue lors de la condensation), et est donc endothermique. Cette énergie est mesurée en joule par kilogramme (ou par litre car la masse d’une eau pure est de 1kilo) et correspond à 2257 kilo joules /kilo.
L’eau, pour la faire monter de 1°C, il faudrait lui fournir 4.185Kj/kilo. Ainsi pour passer de 0°C à 100°C, il faudrait fournir une énergie de 418.5Kj/kilo.
Si l’eau est sous forme de vapeur, alors c'est seulement 1.85 Kj/Kg/°C.
Graphique montrant l'allure de la courbe (sans les valeurs) présentant la température atteinte de l'eau en fonction de l'énergie (et donc les différents états de l'eau).
L'échauffement par conduction
Une micro-onde correspond à un photon du micro-onde qui peut interagir avec les molécules et atomes. Placée dans un champs micro-onde, une molécule d’eau va s’aligner dur le champs électrique de cette micro-onde. Alternativement, et plusieurs milliards de fois par seconde, c’est le coté négatif, puis le coté positif de l’onde qui se présentent près de la molécule, et qui attirent le coté de signe opposé de la molécule d’eau.
L'orientation de la molécule d'eau en fonction des micro-ondes.
Les ondes se trouvant à une plus grande longueur d’onde que l’infrarouge (de 1mm à 30 cm). Sa fréquence est d’environ 2.45GHz (fréquence la plus propice à ‘échauffement de la matière). C'est-à-dire que les ondes vibrent 2.4 Milliards de fois par seconde. Ils ne font qu’agiter la molécule d’eau. Or, ensuite le reste d’un aliment est chauffé par heurt des molécules d’eau avec le reste et donc la cession d’un peu d’énergie. Puis les autres molécules vont elles aussi commencer à s’agiter.
I'm another title
L'impact des différents types d'onde sur l'aliment.
La chaleur vient de l’énergie transférée de proche en proche aux autres molécules d’eau lorsque la molécule revient à sa position d’équilibre.
Le photon micro-onde peut fournir de l’énergie rotationnelle à la molécule d’eau, ce qui place la molécule dans un état temporaire d’excitation. La molécule sort très rapidement de cet état d’excitation en libérant l’énergie qu’elle avait absorbée du rayonnement micro-onde, sous la forme de vibrations transmises aux molécules d’eau voisines.
Schéma sur l'absorption du photon micro-onde par la molécule d'eau
La diffusion de la chaleur dans la partie de l’aliment que l'onde ne peut atteindre ( du à l'epaisseur de l'aliment en question) se fait par conduction dans des aliments solides, et par convection dans des aliments liquides. Cela explique les irrégularités de température dans les aliments trop épais.
La transmission de la chaleur dans différents aliments.
Nous venons de voir comment chauffer l'eau au micro-ondes et donc comment fonctionne le four à micro-ondes. Nous savons qu'en introduisant l'eau dans un four, le magnétron lui enverra des micro-ondes qui feront en sorte que cette eau chauffe uniformément. Pour que celle-ci réagisse violemment, il faudrait qu'elle soit très pure ( de l'eau distillée par exemple) car une eau à plus de 100°C ne demande qu'une irrégularité comme point de départ pour l'évaporation. Bien entendu, le récipient contenant l'eau doit etre lisse et n'admettre aucun défaut car c'est cela qui favorise l'ébulliton. En effet, les rayures présentes dans les casseroles permettent aux bulles de se former et donc à l'eau de bouillir.
Ensuite, le fait d'introduire un sucre par exemple, va la déstabiliser et il va se produire très subitement ce qui aurait du avoir lieu progressivement en arrivant à 100°C : l'eau va s'évaporer et donc se transformer en gaz jusqu’à ce que l'eau liquide redescende à la température d'ébullition. Cela se passe si rapidement que l'on pourrait qualifier cet évènement "d'explosion". En effet, d'un point de vue énergétique, toute l'énergie qui aurait du etre émise progressivement dès les 100°C est restée contenue dans l'eau, et lorsque celle-ci est déstabilisée une trop grande quantité d'énergie est donc émise d'un coup ce qui provoque cette réaction violente de l'eau. Tandis qu'une eau non pure contient déjà des constituant qui la destabilisent et l'empechent donc d'atteindre des températures plus élévèes que 100°C.
En réalité, l'eau ne devrait pas se présenter sous une forme liquide à plus de 100°C. C'est ce qui s'appelle "sur-condensation" que nous qualifierons d'état instable ou meme anomalie.
L’énergie en trop dans une eau à plus de 100°C est de: E=(température de l’eau - 100) * poids * 4185.
Cette énergie servira donc ensuite à faire évaporer l’eau jusqu’à réatteindre 100°C.
La quantité (en Kg) d’eau qui est évaporé après avoir été au four à micro-onde :
(température de l’eau - 100)*4.185/2257
Voici par exemple un extrait du mode d'emplois d'un four à micro-ondes qui califie la sur-condensation "d'ébulition à retardement" et prévient donc les clients du danger que cela induit.
Il y'a donc un fort risque de brulure en utilisant un four à micro-ondes. Regardons cela de plus près avec l'interview d'un dermatologue.
CONCLUSION
L'eau bout (passe de l'état liquide à l'état gazeux) à différentes températures en fonction de la pression atmosphérique environnante (100° C à pression atmosphérique normale). Pour que l’ébullition ait lieu, il est nécessaire que les bulles puissent se former dans le contenant. Habituellement les premières bulles de vapeur se forment sur des défauts, anfractuosités des récipients qu'on chauffe. S'il n'y en a pas, l'eau peut franchir les fatidiques 100° C sans bouillir. Un récipient lisse, comme un verre par exemple, peut permettre cette non-ébullition.
Dans un four à micro-ondes, on obtient un dégagement de chaleur par frottement des molécules d'eau contenues dans tout aliment. Plus un aliment contient d'eau, plus il chauffera facilement. Le contenant en lui-même n'est pas chauffé par les micro-ondes, c'est pourquoi lorsque l’on met une tasse à café dans le four à micro-ondes, l’anse de la tasse reste froide tandis que le café s’échauffe.
Le procédé est donc l’inverse des méthodes de cuisson classiques qui chauffent préalablement le contenant au contenu. Ainsi, le gaz ou les plaques électriques chauffent les parois de la casserole et diffusent la chaleur à l'eau contenue à l'intérieur de celle-ci. L'ébullition provient donc initialement de l'eau située en périphérie et se diffuse progressivement au reste du liquide.
Si on bouge un peu le récipient sorti tout droit du four à micro-ondes, l’eau est déstabilisée et se met à bouillir violemment (l’on peut même provoquer cette ébullition spontanée par l’intrusion d’une quelconque matière tel que le sucre par exemple).