Siempre que pongo una comida en el microondas que contiene queso, ¿por qué el queso se calienta antes de que se caliente el resto de la comida?
Siempre que pongo una comida en el microondas que contiene queso, ¿por qué el queso se calienta antes de que se caliente el resto de la comida?
Es porque el queso tiene una buena combinación de agua y grasa. El agua es importante ya que el microondas le transfiere energía al hacer vibrar las moléculas de agua. Por otro lado, los aceites, en general, tienen menor calor específico (en comparación con el agua). Esto significa que con la misma cantidad de calor, el cambio de temperatura es mayor para la grasa que para el agua. Puede ver en esta tabla que, normalmente, los alimentos grasos tienen un calor específico mayor. Además, los aceites tienen puntos de ebullición más altos, por lo que el queso puede alcanzar una temperatura superior a $ 100 \ \ mathrm {^ \ circ C} $.
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Tanto los aceites vegetales y animales están hechos de moléculas apolares. Esto significa que los aceites no se pueden calentar eficazmente mediante calentamiento dielétrico (absorción de microondas). Si consideramos el caso límite en el que el aceite no absorbe las microondas en absoluto, entonces cualquier combinación de agua y aceite (mezcla) supera al aceite puro a la velocidad de calentamiento en microondas. La mezcla, en este caso, se calienta porque el agua absorbe microondas y cede calor al aceite por conducción térmica. Por otro lado, para comparar los rendimientos de la mezcla y el agua pura debemos tener en cuenta el calor específico de ambas sustancias. Si el calor específico de la mezcla es suficientemente menor que el calor específico del agua, entonces el primero superará al segundo en el calentamiento bajo microondas.
¿Podemos calentar aceite en un microondas? La molécula de los aceites, en general, puede tener un momento dipolar distinto de cero, pero es tan pequeño que el factor de pérdida dieléctrica del aceite es aproximadamente una centésima parte del del agua. Recuerde que el factor de pérdida dieléctrica expresa aproximadamente el grado en que un campo eléctrico aplicado externamente se convertirá en calor. En general, depende de la frecuencia de la radiación y, para el agua, es máximo a $ 2.45 \, \ mathrm {GHz} $, la frecuencia de la mayoría de los hornos de microondas. Con un simple experimento casero, se puede comprobar fácilmente que la conducción juega un papel importante. Intenta conseguir unos recipientes que respondan de forma diferente a las microondas, es decir, prueba cómo se calientan los recipientes vacíos. Luego separe uno que no se calienta y otro que sí se calienta. Rellénalas con la misma cantidad de aceite y déjalas en el microondas por el mismo tiempo. El aceite en el recipiente que interactúa con el microondas estará mucho más caliente. La explicación es que el aceite se calentó principalmente por conducción. Tenga en cuenta que en una mezcla homogénea de aceite y agua (como un queso) esta conducción se optimiza.
El agua absorbe bien las microondas, principalmente en los límites, ya que el agua en los límites absorbe la mayoría de las microondas antes de que se adentren más en el cuerpo de agua. Si calienta agua sola, sus límites reciben la mayor parte del calor; entonces, el vapor puede escapar, provocando la pérdida de gran parte del calor absorbido. Esto da como resultado un poderoso efecto de enfriamiento llamado enfriamiento por evaporación.
El enfriamiento evaporativo es un efecto importante en las microondas. Por ejemplo, si obtiene una cena para microondas, a menudo le dirá que corte una hendidura en la envoltura sin quitar realmente el contenido. La hendidura permite que el vapor se escape un poco para que la presión no haga que la bolsa se reviente, pero aún mantiene más vapor para ayudar a retener el calor. Esto reduce el enfriamiento por evaporación.
La estructura sólida de Cheese debería tener un efecto similar. Es decir, el agua no es libre para escapar simplemente como vapor, por lo que el calor que captura no se pierde tan fácilmente.
La respuesta actualmente votada afirma que el queso y las grasas funcionan juntos usando sus diferentes niveles de absorción de microondas y capacidad de calor para calentarse más rápido que por separado.
Desafortunadamente, esto no puede ser cierto porque es un mecanismo de primer orden. Las grasas y el agua se calentarían a una velocidad proporcional a la absorción de microondas dividida por su capacidad calorífica, es decir, $$ \ frac {\ text {d} T} {\ text {d} t} {\ propto} {\ frac {\ left [\ text {capacidad de absorción} \ right] } {\ left [\ text {capacidad calorífica} \ right]}} $$ Si los combinó sin un efecto de segundo orden, entonces su capacidad de absorción y capacidad calorífica combinadas son un promedio ponderado de los valores puros para cada uno, es decir, $$ {\ left. \ frac {\ text {d} T} {\ text {d} t} \ right |} _ {\ text {queso}} {\ propto} {\ frac {{x} _ {\ text {agua}} {\ left [\ text {capacidad de absorción} \ right]} _ {\ text {agua}} + {\ left (1- {x} _ {\ text {agua}} \ right)} {\ left [\ text {capacidad de absorción} \ right]} _ {\ text {fat}}} {{{x} _ {\ text {water}} \ left [\ text {capacidad calorífica} \ derecha]} _ {\ text {agua}} + {\ left (1- {x} _ {\ text {agua}} \ right)} {\ left [\ text {capacidad calorífica} \ right ]} _ {\ text {fat}}}} $$ Entonces, supongamos que la capacidad de absorción y la capacidad de calor son constantes tanto para la grasa como para el agua (lo cual no es realmente cierto, pero una simplificación razonable). Entonces, independientemente de los valores reales de la capacidad de absorción y la capacidad calorífica, no existe una combinación que pueda superar a ambas sustancias puras. Si ambas sustancias puras se calientan exactamente igual de rápido, entonces su combinación debería hacer lo mismo. Pero si uno se calienta más rápido, cuanto más tenga la combinación, más rápido se calentará. Es decir, si optimizamos $ {x} _ {\ text {water}} $ , necesariamente encontraremos $ {x} _ {\ text {water}} = 0 $ (grasa pura) o $ {x} _ {\ text {water}} = 1 $ (agua pura) como la solución óptima.
Cuando una combinación funciona así, debe haber un efecto de orden superior en funcionamiento. En este caso, sospecho que el efecto de orden superior más importante es que el queso atrapa el vapor, de modo que las moléculas de agua que atrapan la mayor parte del calor no se van volando.
Algunos han señalado que el agua hierve a $ {100} ^ {\ circ} \ text {C} $ , por lo que las grasas pueden ayudar al poder estar más caliente. Como @JirkaHanika señaló, esto no es realmente relevante porque el agua no se molesta por esto hasta que realmente alcanza su punto de ebullición de $ {100} ^ {\ circ} \ text {C} $ .
Si vas a calentar la pizza en el microondas para que esté tan caliente, entonces la estás secando.Este video de YouTube muestra a un hombre poniendo una taza de agua en el microondas con su pizza para ayudar a mantener la corteza crujiente:
Creo que el punto clave en la primera respuesta es que los aceites tienen puntos de ebullición más altos, por lo que el queso puede alcanzar una temperatura superior a los 100 ∘C.
Si calienta agua, cuando alcance los 100 ° C, comenzará a hervir y toda la energía de microondas depositada a partir de entonces convertirá el agua en vapor, que se escapará rápidamente.
En el queso, el agua se emulsiona con grasa. (No sé si son pequeñas gotas de agua encerradas en grasa o viceversa. Supongo que lo primero, ya que tiene más del 50% de grasa). En cualquier caso, creo que será posible que el agua se sobrecaliente un poco sin que se convierta en vapor en este entorno, donde tiene una gran cantidad de superficie de agua en contacto con grasas que se pueden calentar por encima de los 100ºC sin hervir. En otras palabras, la mezcla con grasa puede suprimir la formación y el crecimiento de burbujas de vapor.
Además, el agua del queso se deriva de la leche, lo que significa que contendrá una cantidad muy significativa de proteínas lácteas solubles en agua. Estas moléculas de cadena larga también pueden servir para estabilizar el agua a> 100 ° C (especialmente si tienen partes hidrofílicas y partes hidrofóbicas, que tenderán a unirse entre el agua y la grasa donde las dos se tocan). Incluso pueden permitir que la presión en las gotas de agua supere un poco la presión atmosférica ambiental.
El experimento obvio es medir la temperatura del queso recién calentado en un microondas o incluso durante el calentamiento. Para el primero, derrítelo en un recipiente bien aislante (sugeriría una muestra de queso más pequeña en un agujero en un bloque de poliestireno expandido y una taza grande de agua en el horno al mismo tiempo para que la mayor parte de la energía de microondas tenga en algún lugar más para ir). Para esto último, necesitará un termómetro completamente no metálico que no absorba significativamente las microondas y que lea muy por encima de 100 ° C, lo que podría ser una investigación interesante en sí misma. Supongo que el queso alcanzará unos grados por encima de los 100 ° C.