Microondas gelado?

O forno de microondas esquenta um copo de água? E se essa água estive congelada, o que acontece?

Microondas (também designadas SHF - Super High Frequency) são ondas electromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando. Sua penetração e a sua perda de energia é diferente para substâncias diferentes. E vale ressaltar: para substâncias diferentes e em diferentes estados físicos.

Como já sabemos, a água possui uma boa permissividade para as microondas (permissividade absoluta na ordem de 800 a 25°C), e isso porque sob a influência de um campo elétrico, as moléculas dielétricas da água (ou qualquer outra substância polar) rodam e oscilam periodicamente. Como as microondas não afetam as ligações químicas diretamente, o calor é gerado através da colisão e fricção entre as partículas.

Em frequências moderadas, a energia não é suficiente para afetar os dipolos da molécula da água, e essa energia é absorvida na forma de vibrações moleculares ressonantes.

Em frequências muito altas (como a radiação UV), a energia é puramente absorvida pelos átomos, excitando diretamente os elétrons. Assim, essa frequência é classificada como radiação ionizante.

No gelo, por outro lado, as moléculas da água estão rigidamente ancoradas no retículo cristalino, e dificilmente são afetadas pelas microondas, que simplesmente o atravessam inalteradas. Em contraste com a água, a permissividade absoluta do gelo fica na ordem de 40 a 25°C.

O espectro da permissividade dielétrica sob um larga faixa de frequências. Vários processos são destacados na imagem: relaxação iônica e dipolar, e a ressonância atômica em altas energias. [4]

A seguinte demonstração pode ilustrar isso: um copo de água e algumas pedras de gelo são colocadas dentro de um forno microondas. Ao ligar o microondas percebemos que após alguns segundos a água no copo entrará em ebulição e o gelo permanecerá inalterado!

Referências

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity

[2] Peter Y. Yu, Manuel Cardona (2001). Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties. Berlin: Springer, pp. 261 ff. ISBN 3540254706.

[3] Permissividade é uma constante física que descreve como os campos elétricos afetam, e são afetamos por um meio dielétrico, e é determinado pela abilidade de um material em polarizar-se em resposta ao campo. Assim, a permissividade está relacionada com a abilidade de um material transmitir e absorver um campo elétrico.

[4] Dielectric spectroscopy de Dr. Kenneth A. Mauritz.