agosto 17, 2023

Metal em forno micro-ondas

    Para quem utiliza forno micro-ondas, é comum escutar o aviso de que NÃO devemos ligar o forno micro-ondas com objetos metálicos na parte interna. No entanto, alguns fornos micro-ondas mais modernos, possuem a função grill  (grelhar) e utilizam uma grelha metálica. No caso da função grelhar nos micro-ondas, o processo utiliza uma fonte de radiação infravermelha (uma resistência elétrica à semelhança dos fornos elétricos convencionais), portanto  não é a mesma fonte que gera as micro-ondas. Então, a princípio não tem problemas colocar um objeto metálico. Mas de acordo com os manuais de alguns deste fornos é possível utilizar a grelha também na função comum de micro-ondas conjuntamente com a função grelhar. Como pode? Será que a informação inicial - não colocar metal - estava errada? Ou os fornos micro-ondas modernos utilizam alguma nova tecnologia que permite utilizar grelhas metálicas? Note que na função usual de micro-ondas, da forma que ocorre o cozimento dos alimentos, não é possível grelhar os alimentos (caso esteja interessado em saber como funciona o processo de cozimento no forno micro-ondas, recomendo ver o texto Aquecimento da água no micro-ondas NÃO se dá por ressonância! e as referências indicadas).

    A informação inicial de que não é recomendável utilizar o forno micro-ondas com objetos metálicos não está errada! E o motivo é explicada pela física. E nenhuma tecnologia pode burlar as leis da física. Então como explicar a utilização da grelha metálica?  Inicialmente, vamos explicar o que ocorre quando colocamos um objeto metálico na presença da radiação de micro-ondas.

    Um metal, é um bom condutor de eletricidade e isto ocorre porque possui elétrons que podem se movimentar dentro do metal com muito mais facilidade do que em materiais isolantes elétricos (como borrachas ou madeiras).  A radiação de micro-ondas é uma onda eletromagnética, isto é, possui um campo elétrico e um campo magnético oscilante. De uma maneira bem simples,  quando esta radiação atinge o metal, surge uma força nos elétrons, que devido a oscilação do campo eletromagnético incidente, começa também a oscilar. A energia da onda eletromagnética é desta forma absorvida pelos elétrons do metal. Como cargas oscilando geram campos eletromagnético, ocorre uma emissão de ondas eletromagnéticas  pelo metal, de forma que o metal funciona como um espelho para a onda eletromagnética. (Em relação a carcaça metálica do forno micro-ondas, incluindo a porta com furos, uma recomendação, novamente é o texto do CREF Difração na grade da porta do micro-ondas)

    Esta onda eletromagnética produzida pelo metal, é devolvida para dentro do forno de micro-ondas. Como o forno continua a produzir a radiação , a energia dentro do forno aumenta drasticamente. Uma parte pode retornar para o circuito interno e queimar o sistema!   Além disso, como nem toda energia retorna como onda eletromagnética,  uma parte da energia é acumulada no metal, uma parte é dissipada como energia térmica.  No caso das paredes do micro-ondas, como a condutividade térmica do metal é alta  a energia térmica é rapidamente distribuída pelo metal e  como sua massa é relativamente alta, o seu aquecimento é muito pequeno. Além disso, com o equipamento devidamente aterrado, as cargas em excesso na carcaça do metal é rapidamente transferida via aterramento.  E a presença de um objeto (alimento) dentro do forno, que consegue absorver a onda eletromagnética evitando  que a energia dentro do forno aumente drasticamente. Por esta razão NUNCA ligue um forno micro-ondas que não esteja devidamente aterrado e sem nada dentro. Existem algumas recomendações de sempre deixar um copo com água dentro do forno micro-ondas, para que caso seja ligado acidentalmente, não estrague o aparelho. Apesar de alguns aparelhos possuírem um circuito de segurança que desliga em caso de sobrecarga, é bom evitar ligar sem nada dentro deixando um copo com água dentro do forno micro-ondas,  principalmente se tiver crianças em casa.

    O metal quando colocado dentro do forno micro-ondas, como citado anteriormente fica quente. No caso de objetos com massa relativamente pequena (muito menor que as paredes do micro-ondas), a energia é distribuída em um volume bem menor, e isto faz com que o metal fique mais quente Por exemplo, se colocarmos um prato ou uma xícara com filetes metálicos, dependendo do tempo dentro do forno micro-ondas, os filete pode simplesmente evaporar. A forma do metal também traz alguns efeitos importantes. Se o metal possuir bordas finas ou pontudas, pode ocorrer a formação de faíscas (pontas finas metálicas possuem campos elétricos mais intensos quando comparados com regiões menos pontudas). Mas isto depende de diversos fatores, o que inclui posição do objeto dentro do micro-ondas, o tipo e a forma do metal (veja por exemplo este vídeo que demonstra o que ocorre quando diversos tipos de metais são colocados dentro de um forno micro-ondas).

    Uma situação interessante é quando colocamos dois copos com água em um forno micro-ondas, uma em um copo de vidro e outra em um copo metálico.  A água do copo de vidro fica aquecida mas a do copo de metal, não aquece como pode ser vista na figura a seguir, retirada do artigo 
Bad food and good physics: the development of domestic microwave cookery , onde dois recipientes com água são colocados em um forno micro-ondas, um becker normal e outro becker com uma camada de folha de alumínio. 

Figura. Diferença no aquecimento de um becker com água. Na esquerda um becker comum e na direita um becker com uma camada de alumínio. Fonte da imagem .)
      

    A água do becker sem a folha de alumínio fica aquecida enquanto o outro becker não tem a água aquecida. Isto ocorre porque a onda eletromagnética é refletida pela folha de alumínio, de forma que não é absorvida pela água dentro do becker.

    Um outro exemplo é este  vídeo onde um cd-rom (que possui trilhas metalizadas) é colocado dentro de um forno micro-ondas, note as faíscas que são produzidas.  Na figura a seguir um quadro extraído do vídeo, mostra  uma faísca e fumaças saindo do CD-ROM. 

Figura. O que ocorre com um CD-ROM dentro de um micro-ondas. Fonte



    Note que nos exemplos acima, foram colocados diferentes tipos de metais com diferentes formas dentro do forno micro-ondas. Em alguns casos, nada em especial foi notado, em outros aparecem descargas elétricas. Então a pergunta é: podemos ou não colocar metais dentro de um forno micro-ondas?  A resposta é depende.

    Com quase certeza você já deve ter colocado um metal dentro do forno micro-ondas, sem saber e isto mesmo antes de aparecer os fornos micro-ondas com a função grelhar e não ocorreu nada de mais. Se você já fez pipoca  ou algum tipo de lanche pronto para micro-ondas, usando aqueles pacotes prontos, você colocou um metal dentro do micro-ondas. Sim, dentro do saco, tem  um polímero com um material condutor, ou seja um metal (em inglês  são denominados susceptor).  E a sua função é semelhante a das grelhas. Ela aquece e faz com que os alimentos em contato sejam grelhados, isto é, fiquem mais crocantes. Mas são especificamente projetados para que possam ser utilizados nos fornos de micro-ondas.
    
    Retornando ao caso dos fornos de micro-ondas que funcionam no modo combinado grelhar+micro-ondas, é importante notar que as grelhas são desenhadas especificamente para que possam ser utilizadas neste modo. Inclusive alguns manuais deixam claro que NÃO se deve colocar nenhum outro objeto metálico dentro do forno micro-ondas. Na função grelhar, a parte do micro-ondas não é utilizado, então não tem problemas de colocar metais, mas lembre-se que o metal vai ficar quente, como ocorre em um fogão comum.
    
    Em resumo, a recomendação para evitar colocar metais dentro de um forno micro-ondas é para evitar eventuais problemas como descargas elétricas que podem danificar o aparelho, pois dependendo da forma, posição e tipo do metal, pode ocorrer uma descarga e danificar o aparelho. Então é mais uma norma bem razoável de segurança. Evite colocar metais dentro do forno micro-ondas, principalmente se não for projetado especificamente para ser utilizado no micro-ondas. E siga as recomendações do fabricante do seu aparelho, lendo SEMPRE todo o manual.


    

    

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