La barre chocolatée fondue près d'un tube radar
Le magnétron est un tube qui produit de puissantes ondes radio de longueur d'onde centimétrique. On l'a perfectionné en Grande-Bretagne en 1940 pour que le radar puisse tenir dans un avion, puis ces tubes ont été fabriqués par milliers. Beaucoup savaient qu'il faisait plus chaud près d'un appareil allumé. Percy Spencer, ingénieur chez Raytheon, est celui qui s'y est intéressé : selon le récit de l'entreprise elle-même, il s'est arrêté près d'un magnétron en fonctionnement et a trouvé dans sa poche une barre chocolatée fondue.
Il a ensuite placé des grains de maïs à côté et obtenu du pop-corn. Puis un œuf : raconte-t-on, il a éclaté. La demande de brevet a été déposée à l'automne 1945 et, en 1947, le premier four Radarange est apparu : environ 340 kilogrammes, avec un refroidissement à l'eau. On ne l'installait pas dans les cuisines, mais dans les restaurants, sur les navires et dans les trains.
- Radar
- Magnétron
- Barre chocolatée
- Four
On avait essayé de fabriquer des modèles domestiques auparavant, mais le four n'est devenu un appareil de cuisine ordinaire qu'après 1967, quand le tube et le système de refroidissement ont été réduits à la taille d'un plan de travail. Plus de vingt ans ont séparé la barre chocolatée fondue de la cuisine, non pas parce qu'on n'avait pas compris l'idée, mais parce qu'il fallait la miniaturiser.
Pourquoi les aliments chauffent alors que l'assiette reste froide
Une molécule d'eau est un dipôle : elle possède une extrémité positive et une extrémité négative. Le champ dans la cavité oscille 2,45 milliards de fois par seconde, les molécules s'orientent avec lui et bousculent leurs voisines. C'est cette bousculade qui produit la chaleur. Le verre, la porcelaine et la plupart des plastiques ne savent pas s'orienter ainsi, ils ne chauffent donc que sous l'effet des aliments eux-mêmes.
L'onde ne pénètre que peu profondément dans l'aliment, sur quelques centimètres. Au-delà, la chaleur se propage par conduction ordinaire, de l'extérieur vers l'intérieur, et non l'inverse. C'est pourquoi le centre d'un gros morceau peut rester froid et pourquoi il y a un plateau tournant : sans lui, certaines zones de la cavité sont à peine atteintes par l'onde.
La fréquence de 2,45 gigahertz a été choisie parce qu'il s'agit de la fréquence de résonance de l'eau : c'est à cette fréquence que l'eau chauffe le mieux.
C'est plutôt l'inverse. Le pic d'absorption de l'eau liquide se situe à une fréquence nettement plus élevée et, à cette fréquence, l'onde serait absorbée dans les premiers millimètres de l'aliment, ne chauffant que la croûte. 2,45 gigahertz est une fréquence autorisée pour les appareils domestiques, éloignée du pic, à laquelle l'onde peut pénétrer dans le volume de l'aliment.
Le magnétron d'un four à micro-ondes moderne est un descendant direct du tube radar. Il est devenu plus petit et moins cher, mais le principe n'a pas changé : la même cathode, les mêmes résonateurs, la même onde centimétrique. Un appareil militaire a simplement déménagé dans la cuisine.
Et il a cessé de se faire remarquer. Dans l'enquête sur les logements américains menée en 2020, on trouvait un four à micro-ondes dans presque tous les foyers : il est plus répandu que le lave-vaisselle.
foyers américains équipés d'un four à micro-ondes, 2020
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Sources
- Brevet de Percy Spencer, « Method of Treating Foodstuffs » (déposé en 1945, délivré en 1950)
- histoire des fours Radarange de Raytheon
- synthèses sur le chauffage diélectrique à 2,45 GHz
- enquête 2020 sur la consommation d'énergie des logements américains (RECS)