Microwave

Dalam tahun 1945 Percy Lebaron Spencer, seorang insinyur dan pencipta Amerika, sibuk bekerja di pabrik magnetron, alat yang digunakan untuk menghasilkan sinyal radio gelombang mikro yang merupakan bentuk awal dari radar. Radar adalah sebuah inovasi luar biasa penting di masa perang, tetapi penggunaan gelombang mikro untuk memasak makanan adalah ketidaksengajaan.

Pada tahun 1945, Spencer menciptakan alat untuk memasak makanan dengan menggunakan radiasi gelombang mikro. Raytheon melihat kemungkinan ini, dan setelah memperoleh Amana Refrigeration pada 1965, mampu menjual microwave oven dalam skala besar. Oven microwave pertama disebut Radarange, sampai saat ini, ada lebih dari 200 juta yang digunakan di seluruh dunia.

Microwave sesuai namanya alat ini menggunakan gelombang mikro. gelombang mikro yang digunakan pada microwave oven sebenarnya adalah gelombang elektromagnetik yang mirip dengan gelombang radio. bedanya, microwave punya panjang gelombang lebih pendek dari gelombang radio biasa. nggak salah kalo gelombang ultra-short ini disebut microwave. Walaupun memiliki panjang gelombang yang lebih pendek, gelombang mikro punya frekuensi yang lebih tinggi daripada gelombang radio. sesuai dengan hukum gelombang, panjang gelombang berbanding terbalik dengan frekuensinya. makin besar frekuensinya maka makin pendek panjang gelombangny

1. A.    Prinsip kerja

Ada dua konsep fisika yang menjadi dasar dalam pemanfaatan gelombang mikro untuk memanaskan benda. Dua konsep tersebut adalah :

1. Radiasi gelombang

Microwave oven menggunakan gelombang radio berfrekuensi 2,5GHz untuk memanaskan makanan. Gelombang tersebut merambat secara radiasi.

1. Pemanasan dielektrik <dielectric heating>

Fenomena dimana gelombang radio memanaskan material dielektrik. Material disini berupa air, lemak, dan gula. Jenis material ini berkaitan erat dengan frekuensi gelombang radio yang berada pada frekuensi 2,5GHz. Gelombang radio pada frekuensi tersebut, akan diserap oleh material-material tadi. Hal ini akan menyebabkan atom-atom pada material tadi berotasi dan saling bertabrakan. Dari sinilah akan timbul panas sehingga makanan yang kita masukkan ke dalam microwave tadi bisa menjadi panas atau hangat.

1. B.     Cara kerja

Microwave adalah sebuah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 1 milimeter sampai  1 meter dan berfrekuensi antara 300 megahertz sampai 300 gigahertz. Oven adalah sebuah peralatan dapur yang digunakan untuk memasak atau memanaskan makanan. Microwave oven adalah adalah sebuah peralatan dapur yang menggunakan radiasi gelombang mikro untuk memasak atau memanaskan makanan.

Microwave oven yang sekarang beredar dipasaran sangat banyak bentuknya. Teknologi yang digunakan juga sudah semakin beragam. Pada  Gambar dibawah menunjukan sebuah microwave oven dan komponen-komponen penyusun dari sebuah microwave

v  Komponen komponen microwave

ü  Magnetron

Magnetron merupakan bagian inti dari microwave oven. Komponen ini akan mengubah energi listrik menjadi radiasi gelombang mikro. Pada bagian dalam magnetron, electron dipancarkan dari sebuah terminal central yang disebut katode. Kutub positif yang disebut anode mengelilingi katode menarik elektron-elektron. Selama perjalanan pada garis lurus, magnet permanen memaksa elektron untuk bergerak dalam jalur melingkar. Seiring elektron-elektron melewati resonansi di dalam ruangan oven, elektron-elektron tersebut menghasilkan gelombang medan magnet yang terus-menerus.

ü  Waveguide

Waveguide adalah sebuah komponen yang didesain untuk mengarahkan gelombang. Untuk tiap  jenis gelombang waveguide yang digunakan tidak sama. Waveguide untuk gelombang mikro dapat dibangun dari bahan konduktor.

ü  Microwave Stirrer

Komponen yang menyerupai baling-baling ini digunakan untuk menyebarkan gelombang mikro di dalam microwave oven. Biasanya dikombinasikan dengan sebuah komponen seperti piringan yang dapat diputar pada bagian bawah. Kombinasi ini memungkinkan kecepatan tingkat kematangan yang merata saat memasak.

v  Cara kerja

Berikut adalah cara kerja dari sebuah microwave oven dalam memanaskan sebuah objek:

1. Arus listrik bolak-balik dengan beda potensial rendah dan arus searah dengan beda potensial tinggi diubah dalam bentuk arus searah.
2. Magnetron menggunakan arus ini untuk menghasilkan gelombang mikro dengan frekuensi 2,45 GHz.
3. Gelombang mikro diarahkan oleh sebuah antenna pada bagian atas magnetron ke dalam sebuah waveguide.
4. Waveguide meneruskan gelombang mikro ke sebuah alat yang menyerupai kipas, disebut dengan stirrer. Stirrer menyebarkan gelombang mikro di dalam ruang oven.
5. Gelombang mikro ini kemudian dipantulkan oleh dinding dalam oven dan diserap oleh molekul –molekul makanan.
6. Karena setiap gelombang mempunyai sebuah komponen positif dan negatif, molekul-molekul makanan didesak kedepan dan kebelakang selama 2 kali kecepatan frekuensi gelombang mikro, yaitu 4,9 juta kali dalam setiap detik.

Gelombang mikro merupakan hasil radiasi yang dapat ditransmisikan, dipantulkan atau diserap tergantung dari bahan yang berinteraksi dengannya. Oven microvawe memanfaatkan 3 sifat dari gelombang mikro tersebut dalam proses memasak. Gelombang mikro dihasilkan oleh magnetron, gelombang tersebut ditransmisikan ke dalam waveguide, lalu gelombang tersebut dipantulkan ke dalam fan stirrer dan dinding dari ruangan didalam oven, dan kemudian gelombang tersebut diserap oleh makanan.

Melalui perpindahan energi, panas disebabkan oleh pergerakan molekul-molekul. Perpindahan energi ini dapat terjadi dengan 3 cara berbeda, yaitu:

• Konduksi

Terjadi karena adanya kontak langsung dengan sumber panas, contoh papan pengorengan yang menjadi panas setelah bersentuhan dengan sumber api pada kompor.

• Konveksi

Konveksi terjadi ketika uap panas naik atau uap berputar di dalam ruangan tertutup seperti oven. Panas uap ini akan memanaskan bagian luar makanan dan diteruskan sampai bagian dalam makanan tersebut.

• Radiasi

Terjadi karena adanya gelombang elektromagnetik yang membuat molekul-molekul  air bergerak.

HUBUNGAN DENGAN TERMODINAMIKA

Termodinamika terdiri dari dua suku kata, yaitu termal dan dinamika. Termal dapat diartikan dengan panas, sedangkan dinamika adalah ilmu yang berkaitan dengan gerak langkah/sepak terjang. Dengan demikian termodinamika dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang tingkah laku panas, hakekat panas, penyebab panas, penggunaan panas dan sebagainya. Atau dapat juga diartikan bahwa termodinamika merupakan suatu ilmu pengetahuan yang membahas hubungan antara panas dan kerja yang menyebabkan perubahan suatu zat. Dalam pembahasan ilmu termodinamika perlu batasan istilah panas agar mempunyai gambaran sehingga dapat mengambil suatu kesimpulan.

Panas sebagai bentuk energi

Panas didefinisikan sebagai bentuk energi dalam keadaan transit. Adanya energi transit ini oleh karena adanya perbedaaan temperatur antara sumber datang dengan energu yang energi. Energi itu tidak dapat dikatakan apabila ia belum mulai mengalir atau pergi/menghilang. Alat yang dipakai untuk mengukur kualitas panas dan kuantitas panas disebut dengan kalorimeter(Bomb Calorimeter)

Panas sebagai Derajat

Suatu objek dikatakan panas berarti temperatur objek tersebut dibandingkan dengan temperatur dari objek yang sama jenisnya. Alat ukurnya disebut dengan termometer, termometer ini dapat dibedakan menjadi termometer air raksa, termometer alkohol, termometer pentana, termometer termokoupel, termometer optik, termometer gas bervolume tetap.

Hukum II Termodinamika

Menurut kelvin-Planck tidak mungkin suatu mesin hanya memiliki sebuah reservoir. Selain itu, tidak mungkin sebuah mesin memiliki efisiensi 100%. Kalaupun ada maka kalor dari lingkungannya akan diubah seluruhnya menjadi usaha.

Efisiensi mesin dirumuskan:

η = 1-

Perbandingan antara besarnya usaha(W) yang dapat di lakukan oleh sistem terhadap kalor (Q1) yang diserap dapat menentukan efisiensi suatu mesin. Efisiensi ini didefinisikan sebagai berikut

Efisiensi(η) = x100%

η =  x100%

Menunjukan efisiensi mesin secara umum. Adapun khusus untuk mesin Carnot, persamaannya menjadi

Penggantian besaran kalor menjadi suhu mutlak dalam menentukan efisiensi sebuah mesin mengambil sebuah ide bahwa energy dalam sebanding dengan perubahan suhu.

Dampak pemakaian microwave oven

A. Dampak Positif

v  Cepat panasnya makanan yang dipanaskan.

v  Pemanasan bisa merata pada semua bagian makanan yang dipanaskan.

v  Praktis dalam penggunaannya sehingga bisa mengefisienkan waktu.

B. Dampak Negatif

v  Membutuhkan energi (listrik) yang cukup besar untuk mengoperasikan microwave oven.

v  Menimbulkan resiko jika tidak mengerti  cara penggunaannya.