Conceito de onda:

Onda é uma perturbação que se propaga em um meio. Transfere energia de um ponto a outro, sem, que haja, entretanto, transporte de matéria.

Partes de um onda qualquer:

As distâncias demarcadas na figura acima são os chamados comprimentos de ondas que correspondem à medida de uma crista a outra de uma onda.

Freqüência de uma onda: é o número de vibrações de uma onda por segundo.

O que são microondas?

Microondas são ondas eletromagnéticas muito curtas que viajam à velocidade da luz (aproximadamente 300.000 km/s) muito similares à luz solar e as ondas de rádio. Possuem, em si, energia (são uma forma de radiação eletromagnética).

Microondas são parte do espectro eletromagnético, a exemplo de ondas de rádio. A diferença entre as microondas e as ondas de rádio está no comprimento de onda: rádio (um metro), microonda (1mm a 30 cm).

É um erro comum confundir microondas com radiação nuclear. Entretanto, ambas são completamente diferentes. A radiação nuclear é do tipo ionizante, ou seja, mesmo quando em uma freqüência muito baixa, é capaz de provocar graves danos aos tecidos vivos, inclusive, gerando mutações genética; ao passo que as microondas são não-ionizantes, pois, quando em pequena intensidade, não chegam a ter os mesmos efeitos danosos sobre os tecidos celulares, apenas fazem com que se aqueçam por meio de vibrações. Obviamente, a exposição prolongada e duradoura a microondas produz, sim, danos, como veremos.

O que são ondas eletromagnéticas?

A teoria da energia eletromagnética pode ser ilustrada pelo que acontece quando um pequeno objeto é atirado a uma possa de água em repouso. O objeto, atingindo a superfície imóvel da possa, faz com que a água se mova para cima e para baixo sob a forma de ondas que se espalham em círculos concêntricos. Estas ondas, por se moverem para cima e para baixo com ângulos retos em relação à direção de sua propagação, são denominadas ondas transversais.

A perturbação resultante da queda do objeto na possa de água é transmitida por toda a sua superfície sob a forma de ondas. Portanto, água serve meramente como um meio pelo qual a perturbação se propaga. Dessa maneira, tais ondas são semelhantes às ondas sonoras, que também precisam de um meio material para sua propagação (no caso, o ar ou a água). Daí o porquê de um foguete ser inaudível no vácuo, quando é ensurdecedor na Terra.

Entretanto, as formas de energia eletromagnética, tais como as microondas, as ondas de radar, as ondas de rádio e de TV, viajam pelo espaço sem a necessidade de qualquer espécie de meio material. Isto porque, são simplesmente energia em movimento.

A radiação eletromagnética começa com um fenômeno que ocorre quando corrente elétrica corre por um condutor qualquer, como um fio de cobre. O movimento dos elétrons pelo fio produz um campo de energia que circunda o próprio fio, fluindo por ele. Este campo de energia é composto por um campo elétrico e um magnético. As ondas elétricas e magnéticas se combinam para formar ondas eletromagnéticas que viajam perpendicularmente entre si, exatamente da mesma forma como ocorre no caso do objeto lançado à água, com a diferença de que não há meio material para propagação. A onda flui livremente pois é energia pura em movimento. Alguns teóricos dizem que as ondas eletromagnéticas são compostas por pequenos pacotes de energia chamados fótons.

Como as microondas são capazes de cozer alimentos?

As microondas possuem três características básicas.

1- Da mesma forma que a luz solar que passa através da janela, as microondas passam através de outros materiais.

Materiais tais como vidro, papel e plástico não são afetados pelas microondas, por isso, ao aquecermos um determinado material, podemos observar que a travessa ou a tigela que o contém permanece relativamente fria. As exceções ocorrem quando, durante longos períodos de aquecimento, o alimento difunde seu calor pela travessa, fazendo com que fique quente.

2- As microondas são refletidas por superfícies metálicas, como uma bola lançada contra a parede.

3- As microondas penetram e são absorvidas por algumas substâncias, como alimentos.

A fricção produz o calor que aquece ou cozinha os alimentos

Observemos a figura abaixo:

Tomando por base a linha auxiliar azul do desenho, vemos que as microondas circulam, na mesma proporção, tanto para cima quanto para baixo desta linha. A metade do ciclo de microondas que fica acima da linha possui propriedades positivas; a metade do ciclo que fica abaixo da linha, negativas.

Todos os líquidos e produtos alimentícios são formados por moléculas. Tais moléculas possuem partículas positivas e negativas que se comportam como magnetos microscópios.

Quando o ciclo positivo da microonda penetra em um determinado produto alimentício, as partículas negativas deste são atraídas. Quando o ciclo negativo da microonda penetra, o inverso ocorre, as partículas negativas sofrem repulsão. É como se tivéssemos uma sala cheia de pessoas correndo simultaneamente de um lado para outro ininterruptamente.

Obviamente, com isso, há agitação, colisões e fricção.

Agora, considere o fato de ocorrer a penetração de 2450 milhões de ciclos por segundo em um determinado alimento. Considere que em cada ciclo as moléculas trocam de direção duas vezes - uma com a penetração do ciclo positivo da microonda e outra com a penetração do ciclo negativo. Há a geração de fricção em uma escala enorme, que produz, por sua vez, calor.

Há um aquecimento, em especial, das moléculas de água presentes no alimento. Das moléculas de água, o calor se difunde por toda a extensão do alimento.

Um forno a microondas tem um tubo eletrônico de vácuo chamado magnétron, que produz microondas. Na maioria desses fornos, as microondas passam através de um tubo de metal para as pás metálicas de um agitador, dispositivo semelhante a um ventilador. Enquanto giram, as pás espalham as microondas no forno, que tem paredes de metal. As ondas ricocheteiam de parede em parede até penetrarem no alimento que está no forno.

 O aquecimento inicia-se em camadas distantes poucos centímetros da superfície do alimento. De lá, ocorre, por condução, há propagação do calor a todas as moléculas. O tempo que demanda tal processo depende da densidade do alimento, de sua massa e de sua capacidade de conduzir calor.

Pelo fato da energia das microondas ser transformada imediatamente em calor ao ser absorvida pela comida, esta não pode se tornar radioativa ou ser contaminada, como argumentam muitas pessoas. Quando o forno de microondas é desligado e a comida retirada, não há nela qualquer forma de radiação residual.

Obs: É importante conhecer a potência de seu microondas que pode variar de 500 a 900 watts, isso porque esta afeta o modo como os alimentos devem ser preparados: tempo, ponto, modo e distribuição do cozimento.

Quem inventou as microondas?

Perguntar "Quem inventou as microondas?" é como perguntar quem inventou a eletricidade. A energia das microondas é um fenômeno natural que ocorre quando energia elétrica flui por um condutor.

Uma breve história do forno de microondas.

Como muitas outras invenções, o forno de microondas foi um produto decorrente do desenvolvimento de outras tecnologias.

Foi durante um projeto de pesquisas sobre radares, por volta de 1946, que o Dr. Pency Spencer, um engenheiro auto-didata da Raytheon Corporation, notou que acontecia algo incomum. Ao realizar testes em um aparelho gerador de microondas, percebeu que um chocolate presente em seu bolso estava completamente derretido. Esta intrigante constatação fez com que o Dr. Spencer tentasse novos experimentos, colocando, inclusive, milhos de pipoca próximos ao gerador de microondas para que estourassem, o que, de fato, aconteceu.

Narra a história, que, na manhã seguinte após a realização da experiência com pipocas, o Dr. Spencer, junto de um colega, aproximou do gerador de microondas, um ovo, que explodiu em seguida. O cientista logo constatou que o aquecimento sofrido pelo ovo, havia gerado uma enorme pressão interna que culminou com a explosão.

Dessa maneira, se as microondas podiam derreter chocolates, estourar pipocas e aquecer ovos, por que não usá-las para o preparo e aquecimento de alimentos? As experiências começaram.

O Dr. Spencer confeccionou uma caixa de metal com uma abertura, por onde eram introduzidas as microondas. Quando uma certa comida era colocada no interior da caixa e o gerador de microondas era ligado, havia um rápido aquecimento. Nascia, assim, o primeiro forno de microondas.

Em 1947, fornos de microondas começaram a ser comercializados. Tinham quase 1.80m de altura e pesavam cerca de 90 kg. O gerador de microondas, denominado magnétron, tinha de ser resfriado a água, requerendo a implantação de encanamentos.

As vendas iniciais do novo produto foram decepcionantes. Todavia, a invenção de melhoramentos, como um magnétron refrigerado a ar, e a produção de fornos de microondas mais leves, fez com que as vendas logo ultrapassassem as de seus similares a gás.

As aplicações dadas, até hoje, ao forno de microondas são inúmeras: secagem de materiais, como fumo, couro, papel, cerâmica, grãos de café e tecidos em indústrias; descongelamento, preparo e aquecimento de alimentos; etc.

Microondas: Quão perigosas são?

Se as microondas podem cozinhar um pedaço de carne, podem ter, certamente, algum efeito danoso sobre o tecido humano, caso este seja exposto durante um longo período de tempo a uma grande intensidade desta energia. Os efeitos podem ser ainda piores quando os órgão afetados forem órgãos sensíveis a variação de calor.

O cristalino dos olhos, por exemplo, se exposto a uma dose excessiva de microondas pode vir simplesmente a ser cozido como a clara de um ovo. Também, o estômago, os intestinos e a bexiga, órgãos altamante sensíveis a variações de temperaturas, podem vir a sofrer sérios danos quanto expostos a microondas em excesso.

Existem estudos que dizem que a exposição a doses elevadas de microondas podem alterar ou matar espermatozóides, gerando esterilidade temporária.

Alguns laboratórios americanos cogitam que a exposição às microondas têm efeito cumulativo, estando ligada a doenças como cataratas e câncer.

Quais são os níveis de exposição aceitáveis?

Ninguém sabe ao certo, pois uma série de variáveis deve ser considerada, englobando desde a constituição biológica da pessoa até a intensidade de microondas que esta possa estar recebendo. Todavia, estudos têm sido realizados, e, certamente, não é recomendável a exposição excessiva a quaisquer espécies de radiações desnecessárias.

Quão afastados devemos ficar de um forno de microondas quando este está em operação?

De acordo com o Departamento de Saúde dos Estados Unidos, o nível máximo de vazamento de microondas que pode ocorrer em um forno é de 5 milliwatts por centímetro quadrado. Entretanto, quanto mais afastado de um microondas se estiver, menor será o nível de energia que se irá receber. É como aproximar ou afastar a mão de uma vela acesa. Recomenda-se que se esteja a uma distância de, no mínimo, 50 cm de um microondas, caso esteja operando devidamente, pois, a esta distância, os níveis de radiação que podem estar atingindo o corpo caem a proporções insignificantes. Obviamente que não é desaconselhável um afastamento maior.

Algumas outras precauções quanto ao uso do microondas merecem destaque:

- Não operá-lo quando vazio;

- Não operá-lo quando sua porta estiver danificada.

Microondas e os Metais

Uma das características marcantes das microondas é que são refletidas por metais (alumínio e aço inox, principalmente).

Muitos fornos de microondas têm suas paredes internas revestidas por uma fina camada metálica. Isso se dá, pois, dessa forma, as microondas podem ser constantemente refletidas no interior do próprio forno até que sejam plenamente absorvidas por um dado alimento. Entretanto, a reflexão das ondas ocorre de uma maneira específica e apropriada, diferentemente do que ocorre quando colocamos, no interior do forno, um objeto metálico qualquer, o qual perturba o funcionamento ideal da reflexão de ondas, produzindo faíscas.

Quando objetos metálicos são introduzidos no interior de um forno de microondas, o padrão de ondas nele existente é alterado, pois o metal do objeto realiza reflexões de ondas de uma maneira diferente. Geram-se, então, faíscas.

Algumas falsas verdades sobre o microondas?

Se um objeto de metal muito pequeno provoca danos a um microondas?

Não necessariamente. Todavia, um pequeno objeto de metal, no interior do forno irá se aquecer muito rapidamente, podendo provocar um incêndio se em contato com outros materiais como papel, plástico etc.

Algumas aplicações para microondas

Todo espaço é percorrido por imperceptíveis microondas. Parte desse fluxo provém de fontes naturais (estrelas, corpos extragaláctico, matéria interestelar, raios cósmicos); o restante origina-se de fontes artificiais: telecomunicações, pesquisas físicas e astronômicas, sistemas de radar, fornos para alimentos e para fundição de metais, e até certos tipos de terapia.

Na astronomia, as microondas e as ondas de rádio provenientes do espaço permitem o estudo de corpos que não podem ser observados nos telescópios ópticos. Possibilitam também a identificação de moléculas existentes no espaço interestelar.

Na física das partículas elementares, as microondas são utilizadas nos aceleradores lineares, onde produzem um forte campo eletromagnético que impulsiona elétrons a velocidades altíssimas, muito próximas da velocidade da luz.

No radar, emite-se um feixe de ondas numa direção determinada e mede-se o tempo transcorrido entre a emissão e a chegada de um eco; torna-se fácil, assim, determinar a posição aproximada do objeto onde a radiação se refletir. O alcance do radar depende da concentração e da intensidade do feixe emitido. Em certos casos, ele é tão intenso que, se atingir, uma pessoa a curta distância, pode matá-la. Já foram obtidos ecos de radar provenientes da Lua, e seria possível, pelo mesmo processo, medir a distância que separa a Terra dos planetas mais próximos.

O campo eletromagnético das microondas é capaz de criar correntes elétricas induzidas em metais e corpos condutores, e assim, aquecê-los. Esta propriedade é empregada em fornos especiais para fusão de metais e, em versão doméstica, para assar alimentos. Uma radiação pouco intensa é empregada em alguns hospitais para aquecer o corpo de pacientes, provocando uma febre artificial capaz de levar à destruição certos microorganismos.

Comunicação direcional

As microondas constituem o veículo usual das transmissões telefônicas intermunicipais, televisão a longa distância e sistemas de telex, formas de telecomunicação, onde elas apresentam grandes vantagens sobre outros processos.

As antenas transmissoras de rádio ou de televisão usualmente irradiam ondas em todas as direções, para atingir o maior número possível de usuários. Em conseqüência, o sinal vais se enfraquecendo rapidamente com a distância, por encontrar-se cada vez mais espalhado. No caso de uma conversa telefônica a longa distância, sem fios, um procedimento análogo à radiotransmissão revela-se pouco prático, pois só interessa que a mensagem atinja um ponto determinado. É preciso, portanto, tentar enviar toda a radiação na única direção desejada.

Pode-se fazer uma analogia com luz irradiada por uma lâmpada comum e por um farol de automóvel: a primeira irradia para todos os lados, e o farol concentra toda a radiação num feixe relativamente estreito. É possível concentrar um feixe de ondas de rádio por meio de uma superfície metálica curva - um espelho parabólico, como o que existe no interior dos faróis. Mas, quanto menor a freqüência da onda, maior deve ser o diâmetro do refletor. A faixa de 1 megahertz, por exemplo, exigiria uma calota metálica de vários quilômetros quadrados. Microondas de freqüência mil vezes superior podem empregar antes parabólicas de poucos metros quadrados. Portanto, sempre que se deseja enviar ondas numa direção determinada, sem fios, é preferível utilizar microondas, a fim de dirigi-las facilmente.

Sistemas de transmissão

Na intercomunicação a longa, os sistemas mais empregados usam uma série de torres, distanciadas cerca de 50 quilômetros entre si. Em cada uma delas há uma antena receptora, um amplificador e ma antena emissora(que envia o sinal recebido à torre seguinte). Tal arranjo é utilizado porque, mesmo com refletores parabólicos, as ondas se espalham e sua intensidade vai diminuindo com a distância: é necessário reforçar o sinal de vez em quando. Há, no entanto, sistemas em que a distância apresenta-se muito maior. É o caso das transmissões por satélites. Nelas, o sinal é enviado da Terra a um satélite em órbita estacionária, de onde é retransmitido a outra parte da Terra. A distância percorrida pela radiação chega a vários milhares de quilômetros.

Um outro sistema de transmissão é o que emprega cabos coaxiais: microondas são emitidas através de um cabo que consiste de um fio condutor sólido central, coaxial a um tubo condutor, e isolado deste por anéis isolantes. Há poucas perdas, no entanto, é necessário reforça o sinal a intervalos regulares, como ocorre, por exemplo, no sistema de torres, por causa da resistência elétrica dos condutores e da absorção da energia pelos anéis isolantes.

Na década de 1960 foi desenvolvido um novo tipo de fonte de microondas que já é utilizado em telecomunicações: o maser. Analogamente ao laser, o maser produz um feixe de radiação pura, muito estreita, que não se espalha tanto como no caso das antenas parabólicas. Superadas algumas dificuldades atuais - absorção atmosférica - tais aparelhos poderão substituir os sistemas atuais.

 Obs.: Na verdade, as microondas empregadas em telecomunicações e em radares diferem das empregadas para aquecer alimentos. O que muda são os comprimentos de onda.

Geração de microondas

As microondas são usualmente geradas por tubos de elétrons especiais. Os principais são: o magnétron e o klystron.

O magnétron pode ser tido como o mais importante pois é utilizado em fornos de microondas.

No magnétron uma série de elétrons é submetida a oscilações, produzidas por um forte campo elétrico, emitindo radiação eletromagnética (microondas).