Mikrowellen sind ein sehr nützliches Kochgerät. Sie sind kompakte, winzige, aber unglaublich vielseitige Maschinen - wie funktionieren sie?
Es gibt unglaublich viele Wissenschaft und Technik hinter Mikrowellen, aber alles kann in leicht verständliche und verdauliche Teile zerlegt werden.
Mikrowellenherde erzeugen hauptsächlich Mikrowellenstrahlung, die durch das Lebensmittel geleitet und dort gekocht wird. Mikrowellen sind nicht spezifisch für Mikrowellenherde, sondern eine Form elektromagnetischer Wellen mit einer Wellenlänge im Frequenzbereich zwischen 300 MHz und300 GHz eine Wellenlänge von ca. 1 m und 1 mm.M Mikrowellenherde verwenden im Allgemeinen eine Frequenz von 2450 MHz eine Wellenlänge von 12,24 cm.
Im Vergleich zu anderen Strahlungsarten fallen Mikrowellen zwischen Radiowellen, die tendenziell länger sind, und Infrarotwellen, die kürzer sind.
Was Mikrowellen so spezialisiert für das Kochen macht, ist die Wechselwirkung mit Wassermolekülen.
Die Wissenschaft hinter Mikrowellen
In Mikrowellenherden werden die Mikrowellen mit einem als Magnetron bezeichneten Gerät erzeugt. Magnetrons sind in ihrem Kern Hochspannungsmotoren, die Energie eher in Form von Mikrowellen als in mechanischer Arbeit abgeben.
Im Mikrowellenherd speist ein Transformator Strom aus der Steckdose. 120 V in den USA oder 110 V in Europa um 4000 Volt . Diese erhöhte Spannung wird benötigt, um das Magnetron mit Strom zu versorgen, wodurch sich ein Filament im Kern des Geräts erwärmt. Wenn sich dieses Filament erwärmt, werden Elektronen freigesetzt. Der Mikrowellenherd bringt diese Elektronen zum Arbeiten.
Ein kreisförmiger Magnet befindet sich in der Nähe des erhitzten Filaments. Normalerweise werden die vom Filament freigesetzten Elektronen von der Anode angezogen, aber aufgrund der Positionierung des Magneten kehren die Elektronen zum Filament selbst zurück. Dies Elektronenschleife erzeugt tatsächlich Mikrowellen.
All das hat sich vielleicht etwas komplex angehört, und es kann ohne Diagramme erklärt werden. Um einen tieferen Einblick in die Funktionsweise von Magnetrons und letztendlich Mikrowellen zu erhalten, schauen Sie sich das folgende Video an.
Können Sie sicher neben einer Mikrowelle stehen?
Ein beliebter Mythos über Mikrowellen ist, dass sie Krebs verursachen können. Dies kann auf die Verwendung des Wortes „Strahlung“ bei der Beschreibung ihrer Funktionsweise sowie auf die Befürchtung zurückzuführen sein, dass diese Mikrowellenstrahlung aus der Mikrowelle austreten kann. Strahlungbezieht sich in diesem Fall auf Energie das von einer Quelle ausstrahlt und nicht von Radioaktivität.
Mikrowellen enthalten jedoch nicht genügend Energie, um Substanzen durch Ionisation chemisch zu verändern - sie sind ein Beispiel dafür nichtionisierende Strahlung . Andere Arten von elektromagnetische Wellen wie Ultraviolett und Röntgenstrahlen besitzen mehr Energie pro Photon und können somit Krebs verursachen.
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Mikrowellen können natürlich zu Erwärmung und Verbrennungen führen, aber alle Mikrowellenöfen sind mit einem Metallgitter an der Tür des Geräts ausgestattet, damit die Mikrowellen nicht auslaufen. Diese Metallgitter sind groß genug, damit Sie Ihre Lebensmittel kochen können, aber die Löcher sind nicht groß genug, damit die Mikrowellen hindurchrutschen können. Mikrowellenherde haben auch eingebaute Sicherheitsvorrichtungen, die es dem Ofen nicht ermöglichen, bei geöffneter Tür zu arbeiten.
Am Ende des Tages bekommen Sie also keinen Krebs, wenn Sie zu nahe an einer Mikrowelle stehen, weil die Strahlen nicht ionisieren und Sie auch nicht gekocht werden.
Wir haben also die Grundlagenforschung durchlaufen, aber wir haben immer noch nicht genau erklärt, warum Mikrowellen arbeiten so gut, um Lebensmittel schnell zu erhitzen.
Wie Mikrowellen Wassermoleküle erwärmen
Die in einem Mikrowellenherd verwendeten Mikrowellen werden über eine Art Antenne ausgesendet, die sie in den Kochbereich des Geräts leitet. Die Wellen sind dank der massiven Metallwände und der Netztür im Inneren des Geräts enthalten. Diese Mikrowellenwerden dann von den Wassermolekülen im Inneren des Lebensmittels absorbiert. Die Energie aus den Mikrowellen bewirkt, dass die Wassermoleküle schnell vibrieren, was das Lebensmittel erwärmt.
Im Wesentlichen weil Wassermoleküle absorbieren leicht Mikrowellen wodurch die Moleküle schnell zu vibrieren beginnen, wird dies zu einem Mechanismus, der Mikrowellenenergie in Wärmeenergie umwandelt. Genau wie ein Nocken und eine Rolle ein mechanisches Gerät zur Umwandlung von Rotationsenergie in lineare Bewegung sind auch die Wechselwirkungen von Mikrowellen undWassermoleküle eine Möglichkeit, Mikrowellenenergie in Wärmeenergie umzuwandeln.
Aber warum vibrieren nur die Wassermoleküle? Wassermoleküle sind polar, was bedeutet, dass sie eine positiv geladene Seite und eine negativ geladene Seite haben. Mikrowellen haben einen positiven und einen negativen Kamm, genau wie jede Welle. Während sich die Mikrowellen durchgehend bewegenIm Inneren des Mikrowellenofens versuchen die Wassermoleküle, ihre Pole an denen der Mikrowelle auszurichten. Da sich die Mikrowellen im Inneren des Geräts schnell bewegen, werden die Wassermoleküle versuchen schnell, sich weiter auszurichten selbst mit der Bewegung der Wellen.
Wie schnell geschieht dies? Die positiven und negativen Felder der Mikrowellen bewegen sich ungefähr 2,5 Milliarden Mal pro Sekunde. Wenn Sie diesen Effekt mit der Reaktion des Wassermoleküls kombinieren, können Sie erkennen, wie schnell und effektiv Mikrowellen Lebensmittel kochen.
Warum kochen Mikrowellen ungleichmäßig?
Die letzte Frage, die wir beantworten müssen, ist, warum es oft tote Stellen im Inneren von Mikrowellenherden gibt. Warum ist beispielsweise das Zentrum Ihres Essens oft viel kälter als die Kanten ?
Dies tritt auf, weil sich einige der Mikrowellen gegenseitig aufheben. Oft sind diese Aufhebungsorte lokalisiert, was bedeutet, dass einige Bereiche des Mikrowellenofens keine "Wärme" erhalten.
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Wenn die Spitze einer Welle auf das Tal einer anderen Welle trifft, ist das Ergebnis im Wesentlichen eine ausgelöschte Welle. Aus diesem Grund verwenden die meisten Mikrowellen eine rotierende Schüssel, um ein gleichmäßiges Garen zu gewährleisten.
So funktionieren Mikrowellenherde. Es sind Geräte, die Magnete zur Herstellung verwenden. elektromagnetische Strahlung bei einer bestimmten Wellenlänge, die auf Wassermoleküle in Lebensmitteln gerichtet ist und diese schnell vibrieren und sich erwärmen lässt. Wenn Sie das nächste Mal etwas in der Mikrowelle kochen, sehen Sie es nicht so.