El misterio de las centellas (1394)

Experimentos con microondas de PowerLabs

– Introducción:

Es casi mágico… Pones tu comida dentro de una pequeña caja de metal, pulsas un interruptor, y un minuto después está cocinada, pero la caja sigue fría… En una encuesta de la revista TIMES de hace un par de años, casi todo el mundo al que se le preguntó cuál era el invento más brillante del siglo respondió: “El horno de microondas”. Efectivamente, este aparato se encuentra ahora en casi todas las cocinas del mundo, cocinando los alimentos de forma más rápida, eficaz y segura que cualquiera de sus predecesores…

Pero el concepto de calentamiento por radiofrecuencia se presta a mucho más que a calentar nuestros alimentos y secar artículos industriales… En los laboratorios se utiliza para la investigación del plasma, los aceleradores de partículas (no es estrictamente calefacción, pero es un concepto similar), e incluso la investigación de la fusión nuclear.

Sin entrar demasiado en el funcionamiento de un horno (para ello, consulta mi página de enlaces), POWERLABS te presenta aquí lo que *NO* debes hacer con tu horno de microondas.

– Producción de plasma:

Lo que ves aquí es un globo de cristal de 10cm (4”) lleno de gas de neón a baja presión. Se vende en algunas tiendas bajo el nombre de “Love Lamp” o algo parecido. Cuando la enchufas a 220V la esfera metálica del centro parpadea con un inquietante brillo naranja… Yo las utilizo para hacer globos de plasma (basta con conectarla a un generador de alta tensión adecuado y cientos de finos chorros de plasma bailan alrededor del cristal).

En esta foto el globo está dentro de un horno microondas (¡NO se recomienda!). Se puede ver que cuando las microondas atraviesan el gas, éste se ioniza y aparece un patrón de ondas estacionarias (con puntos de interferencia constructiva y destructiva) en la superficie del globo. También es interesante observar el globo terráqueo dentro de un horno de placas giratorio, y ver cómo el patrón de ondas estacionarias se mueve y el brillo del globo varía al pasar por diferentes zonas de mayor o menor densidad de campo en el horno.

Como en la mayoría de las imágenes de plasma anteriores, es difícil captar la verdadera belleza de la pantalla. Cuando se enciende el horno microondas, el globo se ilumina tanto que la luz naranja llena toda la cocina. También se calienta *muy*, muy rápido, y más de unos pocos microsegundos agitándolo hará que la presión interna sea lo suficientemente alta como para que el globo explote… Esto me ha pasado antes con las bombillas, ¡y no es divertido limpiar después!

– Centellas:

– Teoría (según Sam Barros):

Las centellas se conocen desde hace siglos y, sin embargo, nadie puede explicar esas misteriosas bolas de plasma que parecen aparecer durante las tormentas eléctricas (más concretamente cuando hay rayos) y se mueven de un lado a otro, a veces desvaneciéndose y otras veces explotando. Este efecto se puede recrear en el horno de microondas. Aunque no hay una teoría consensuada de por qué ocurre, esto es lo que mis conocimientos y experimentos me llevan a especular:

Las microondas rebotan en cualquier material conductor. Puede ser cualquier cosa, desde metal hasta carbono o incluso vidrio fundido. Al hacerlo, inducirán un flujo de corriente en el metal a su frecuencia (2.45 GHz para los hornos de microondas). En realidad, es ese flujo de corriente que atraviesa el metal el que retransmite las microondas.

Ahora bien, los electrones se concentrarán en los extremos de la superficie conductora (teoría del campo electrostático, ley de Faraday), y saldrán al aire desde esas superficies si el potencial de campo supera los 16 kv/cm (fácil de obtener con los niveles de energía que se encuentran dentro de la cavidad de cocción). También fluirán entre dos conductores colocados en un campo de microondas. Este flujo de corriente provoca un calentamiento localizado. Cuando el metal alcanza una temperatura lo suficientemente alta, comienza a vaporizarse (la colocación de materia ardiente en la cavidad de cocción aumenta en gran medida este efecto, razón por la cual las velas encendidas, los palillos de dientes e incluso los cigarrillos funcionan tan bien), y este vapor de metal absorberá entonces las microondas y también experimentará un flujo de corriente, que lo ionizará efectivamente y lo hará brillar.

Sin embargo, en lugar de volar en pedazos, esta masa de vapor de metal ionizado sufrirá los efectos del flujo de corriente que lo está ionizando de tal manera que se juntará. También brilla porque está muy caliente (debido al flujo de corriente), y sus cambios de color se atribuyen a su temperatura y a los iones presentes en su interior. Cuando la energía de microondas que se introduce es igual al calor que se disipa, el BL alcanzará un equilibrio energético y dejará de crecer. En consecuencia, más energía equivaldría a bolas de plasma más grandes. Mi récord es una esfera de 10 cm de diámetro que duró poco más de 3 minutos, lo que me lleva al fenómeno de la desaparición del BL: desaparece cuando llega a un “punto muerto”: un lugar donde las microondas están en su energía más baja. Eso ocurre porque los hornos de microondas irradian de forma irregular, por lo que algunas regiones reciben menos energía que otras. Si evita que se mueva, no desaparecerá, pero fundirá cualquier confinamiento que tenga…

Ahora, finalmente, el BL zumba dentro de los hornos de microondas porque el doblador de tensión de media onda hace que el magnetrón pulse 50 veces por segundo (o 60 si la entrada es de 60 Hz). Durante el apagado, el BL emite calor y luz, por lo que se enfría y reduce su tamaño. Durante el encendido aumenta su tamaño. Esas oscilaciones causan el zumbido de 50 Hz que escuchas. Si consigues que un horno MW funcione en modo continuo, deberías tener un BL el doble de grande que no zumba… También será más estable.

Los hornos no durarán mucho si haces esto. Las microondas no son totalmente absorbidas y vuelven al magnetrón, haciendo que el ánodo se sobrecaliente disminuyendo la vida útil.

Algunos “Ball Lightning” contenidos creados por PowerLabs:

– Microondas de artículos extraños:

CD: La imagen muestra un CD grabable después de haber estado dentro de un horno microondas durante unos segundos a 650 W. En toda la superficie del CD se observa un patrón regular de estelas de aluminio vaporizado de entre 8 y 12 mm de ancho y unos 7 mm de alto.

Cuando las microondas inducen un flujo de corriente en la fina capa de aluminio, provocan su vaporización debido al calentamiento óhmico. La electricidad fluye entonces a través del vapor formando arcos que continúan vaporizando pistas a través del CD hasta que el espacio entre las pistas se vuelve demasiado grande para soportar un arco (alrededor de 1 mm), y se forma un nuevo arco. Esto ocurre de forma regular hasta que todo el CD tiene pistas quemadas (2-3 segundos), y entonces se forman puntos calientes en los bordes de las pistas, donde el campo eléctrico es más alto, y éstos empiezan a quemar el policarbonato. La imagen oscura que muestra los arcos en el CD es una captura de un vídeo del suceso. Haga clic en la imagen para ver el vídeo completo (MPEG, 2.1 mB, 6 segundos).

A continuación se muestra lo que ocurre cuando se pone inadvertidamente un paquete MRE (Meal Ready to Eat) del ejército en el microondas (en el paquete pone claramente “DO NOT MICROWAVE”):

Al parecer, el paquete está metalizado y no soporta muy bien la energía del microondas. Puede que los MREs no sean sabrosos, ¡pero al menos son divertidos y entretenidos cuando se cocinan de forma incorrecta!

– La pistola de microondas POWERLABS

A pesar de su nombre, la pistola de microondas no está pensada para ser utilizada como arma (como la “pistola de electrones” de los CRT). En realidad fue el subproducto de mi investigación sobre el plasma de microondas, y la idea aquí era ser capaz de producir el plasma fuera de una cavidad de cocción donde los cables no serían afectados tanto por el campo. Esto es lo que resultó. Pasa el cursor por encima de las imágenes para ver una pequeña descripción.

Como se muestra, este dispositivo difundirá microondas en un rango de 180 grados alrededor de la sonda del magnetrón. Para obtener un patrón de expansión progresiva, que maximizaría la intensidad del campo, es necesario un cuerno de microondas (las parábolas no funcionan aquí debido a la gran longitud de onda). Vuelve más tarde para ver una foto de mi cuerno y algunas fotos de objetos siendo fritos a distancia.

ADVERTENCIA: Intentar operar un magnetrón fuera de su cavidad diseñada es MUY peligroso y no sólo disminuirá su vida útil, sino que también supondrá una seria amenaza para el operador del dispositivo. Las microondas pueden causar cataratas y quemaduras térmicas profundas. Cualquier equipo electrónico dentro del alcance del magnetrón será destruido instantáneamente.

https://web.archive.org/web/20040402024934/http://www.powerlabs.org/uwavexp.htm