Le test de la cuillère au micro-ondes

Mosaïques : DossiersScience

jeudi 13 mars 2014

Suite à mon billet sur ma gaffe au micro-ondes, Seb a laissé le commentaire suivant :

J’ai vu, dans une émission de E=M6 je crois, il y a des années, que si on laissait une tasse d’eau longtemps dans un four micro-onde, et que l’on mettait quelque chose dans l’eau ensuite (une cuiller) il se pouvait que l’eau se mette à bouillir soudainement (car l’eau n’entrera pas en ébullition dans le four). Remède préconisé, mettre une cuiller en métal dans la tasse d’eau pendant le chauffage au four micro-onde (image à l’appui). Cela va à l’encontre de ce que je pensais : il ne faut jamais mettre de métal dans un tel four. J’ai quand même fini par essayer et rien ne s’est passé. Oui mais pourquoi ?

Celui-ci et les autres commentaires ont fini par donner naissance à un autre article sur la surébullition au micro-ondes.

Les expériences de Seb

Pendant ce temps, la question de Seb continuait à lui trotter la tête, sans répit. Il s’est lancé dans des expériences en se basant sur l’ancien micro-ondes de sa moitié. Pas fou le mec (j’espère qu’il s’est pas pris des baffes au passage) mais je ne le conseille pas de le faire chez vous. Ou alors faîtes bien attention et protégez-vous ! Voici le compte-rendu de ses résultats :

  1. Ses premiers essais se sont basés sur des cuillères entièrement métalliques. Une fois placés dans le micro-ondes, il ne s’est rien passé ! Il a donc fallu chercher une cuillère qui puisse faire des étincelles.
  2. Il a fini par en trouver une. C’est une cuillère métallique avec un manche en plastique. Premier test avec la cuillère seule dans le micro-ondes : sacrée gerbe d’étincelles ! Deuxième test avec la même cuillère dans un verre rempli d’eau (de robinet) : aucune étincelle. Troisième test avec la cuillère à nouveau seule : sacrée gerbe d’étincelles !

Il a même filmé son expérience. Merci à lui de m’autoriser à partager sa vidéo pour le bénéfice de tous. Impressionnant et curieux à voir, non ?

Remarques et hypothèses

Les cuillères entièrement métalliques et placées seules dans le micro-ondes ne produisent pas d’étincelles. Pourquoi est-ce le cas pour cette cuillère munie d’un manche en plastique ? De plus, la photo ci-dessous (également prise par Seb) montre que la combustion a lieu uniquement à l’interface métal/plastique.

Habituellement, il est formellement proscrit de placer tout objet métallique dans un four à micro-ondes à cause de la capacité de ces ondes à se réfléchir sur toute surface métallique qui agit comme un miroir. Le trajet des ondes est perturbé et des charges électriques s’accumulent près des défauts dans le matériau. Si les charges accumulées sont suffisantes, des étincelles apparaissent à la surface du métal.

Ceci expliquerait que cela ne marche pas pour les cuillères entièrement en métal. Il n’y aurait pas de défauts dans le matériau ou bien la forme de la cuillère n’autorise pas l’accumulation des charges. Par contre, ce ne serait pas le cas pour la cuillère de Seb à cause de l’interface métal/plastique où s’accumuleraient les charges électriques. Ces hypothèses restaient à vérifier et n’expliquent pas l’absence d’étincelles de la cuillère plongée dans un verre d’eau. Je fis donc appel à la sagesse des membres du C@fé des sciences. Merci à eux pour la profusion des échanges !

Quelques éléments de réponse

Commençons par distinguer deux phénomènes qui nécessitent des explications différentes et néanmoins complémentaires : la production d’étincelles sur la cuillère de Seb et le rôle du verre d’eau dans leur absence.

Production d’étincelles

Le champ électrique est très intense dans un four à micro-ondes. Si l’on place deux conducteurs proches l’un de l’autre, un claquage se produit entre les deux : c’est l’effet de pointe. Une pointe peut être assimilée à une sphère toute petite où le champ électrique est très intense tout autour. Au point qu’arrivé à un certain seuil, les électrons sautent hors du métal et ionisent l’air environnant : un arc électrique se forme.

Visualisation de l’intensité du champ électrique sur une pointe

[Source image]

Il est possible de créer et de visualiser l’effet de pointe avec la machine de Wimshurst. Le but est de décharger un courant électrique dans l’air entre deux parties métallique dont l’écartement est variable. Deux plateaux tournent en sens inverses. Des fils de cuivres frottent des plaques de métal en tournant pour ainsi générer un courant électrique. Celui-ci est stocké dans des condensateurs. Lorsque l’on rapproche les deux tiges métalliques, une étincelle se produit entre les deux extrémités.

Machine de Wimshurst

[Source image : lien cassé]

Ce n’est pas clair ? Alors, voici le résultat en vidéo, suivant la proximité plus ou moins important des sphères métalliques. Regardez aussi la formation d’arcs électriques entre deux pointes métalliques.

En fait, quand on dit de ne pas mettre de métal dans un micro-ondes, c’est en partie faux. Un morceau de métal en plein milieu, cela ne risque pas grand chose sauf si c’est une fourchette à cause de ses dents pointues. Par contre, un morceau de métal près des parois, ça fait des étincelles. Il est donc plus simple de tout interdire plutôt que d’expliquer les exceptions.

Bref, une cuillère entièrement métallique, de forme arrondie et placée au milieu du micro-ondes ne génère pas d’étincelles. Il faudrait vérifier si c’est le cas près des parois (chiche Seb ?!). Dans le cas de la cuillère de Seb, ça claque au niveau de l’interface métal/plastique. Ce ne serait pas du à une réaction entre ces deux matériaux différents. C’est juste qu’à cet endroit, une jonction existe entre plusieurs parties métalliques (le manche, les rivets…). Soits elles sont très proches l’une de l’autre mais pas en contact : l’effet de pointe se manifeste et ça claque. Soit, elles ont un faible contact entre elles : un courant électrique intense se produit et l’ensemble agit comme un fusible. Dans tous les cas, ça crame au niveau de l’interface plastique/métal.

Et le verre d’eau dans tout ça ?

L’eau a pour propriété d’absorber les micro-ondes, ce qui réduit le champ magnétique dans cette zone. Il absorbe également la chaleur dégagée par la cuillère. Le verre d’eau se comporterait alors comme thermostat passif, c’est-à-dire un système maintenant une température relativement stable dans un temps limité. Il faudrait donc vérifier si, sur des durées plus longues, la chaleur le champ électrique sont suffisamment élevés pour produire l’effet de pointe. Attention quand même aux risques d’une telle expérience…

Pour aller plus loin dans le sujet, vous pouvez toujours lire l’article ci-dessous (en anglais) sur des expériences menées avec les métaux et les sources de lumière dans un four à micro-ondes. Merci en tout cas pour les questions de Seb et sa volonté d’aller plus loin. Sans lui, ce billet n’aurait pas vu le jour. C’est ce qui fait la beauté des blogs de science.

Expériences de micro-ondes
avec les métaux et les sources de lumière


[Source document]

Dossier « Le four micro-ondes »
Oups, la gaffe au micro-ondes !
Surébullition au micro-ondes : danger ?
Argh, il ne faut pas utiliser le four micro-ondes ! Mouais…
Comment bien chauffer au micro-ondes ?

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8 Pierrot ont pris leur plume. Et toi ?

  1. Ted

    Cas de la cuillère brûlée à la jonction manche plastique/acier
    Je n’y vois pas un effet de pointe ni de fusible, mais de chauffage de la partie métallique qui, arrivée au point d’incandescence du plastique, fait brûler les composés du plastique juste à l’endroit où il touche le métal.
    Expérience intéressante, merci.

    vendredi 15 mai 2015 à 20 h 02 min
  2. Sirtin

    Dans ce cas, pourquoi une cuillère en métal n’est pas chaude quand on la sort du micro-ondes ?
    En tout cas, c’est une autre hypothèse à tester.
    🙂

    samedi 16 mai 2015 à 11 h 32 min
  3. Charles

    Il faut vérifier la forme de la partie métallique à l’intérieur du manche.

    mardi 26 mai 2015 à 11 h 23 min
  4. Sirtin

    Pourquoi pas, il ne faut pas hésiter à tester toutes les hypothèses.
    🙂

    mardi 26 mai 2015 à 13 h 17 min
  5. FREDERIC

    Une hypothèse n’a verfifier. Sur ce genre de couvert souvent il y a bague est en cuivre qui peut être sertis. Si 2 métaux en contact on peux avoir un effet d électrolyse amplifié par les ondes ?

    samedi 25 février 2017 à 12 h 16 min
  6. Sirtin

    Il faudrait recommencer les tests et voir ce que ça donne !
    😛

    mardi 28 février 2017 à 21 h 38 min
  7. Jason

    Ma copine chauffe son café en y laissant la cuillère. Ca ne fais aucune réaction à vue d’oeuil, mais est-il possible qu’une réaction chimique invisible à l’oeuil nue puisse être nuisible pour la santé

    mardi 28 novembre 2017 à 13 h 06 min
  8. Sirtin

    Il faudrait aussi vérifier le type de cuillère.

    vendredi 8 décembre 2017 à 9 h 21 min

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