Funktionsweise von Mikrowellen

Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, deren Nutzen zum Aufwärmen von Speisen in den 1940er Jahren von Percy Spencer erkannt wurde.

Spencer arbeitete für die Rüstungsfirma Raytheon mit Magnetronen, als Schokolade in seiner Tasche schmolz. Da er keine direkte Wärmequelle dafür finden konnte, führte er dies auf die elektromagnetischen Wellen des Magnetrons zurück und bereitete zur Bestätigung seiner Hypothese unter anderem Popcorn zu. 1947 baute Spencer schließlich für Raytheon den ersten Mikrowellenherd, der mit 1,80 m und 340 kg noch weit von unseren modernen Mikrowellengeräten entfernt war.

Herzstück eines Mikrowellengeräts ist also ein Magnetron, das elektromagnetische Strahlung erzeugt, die die Wassermoleküle in Speisen in Schwingung versetzt, wodurch diese wiederum Wärmeenergie erzeugen. Die heißen Wassermoleküle geben ihrerseits die Wärme an andere, benachbarte Moleküle ab, wodurch sich die gesamte Speise erwärmt. Mikrowellengeräte sind so konstruiert, dass die elektromagnetischen Wellen sich nur innerhalb des Geräts ausbreiten, also nicht nach außen dringen können.

Übrigens kann man mit Mikrowellen viel mehr als nur das Essen aufwärmen. Mit etwas Erfahrung und vielleicht einem Buch zum Thema kann man ganze Menüs nur mit einem Mikrowellengerät zubereiten. Und da Mikrowellen ganz gezielt nur die Speisen erwärmen bzw. das darin enthaltene Wasser, verbrauchen sie weniger Energie als es beim Erwärmen auf dem Herd der Fall ist.

Tipp: Ein bekanntes Phänomen beim Erwärmen von Speisen in der Mikrowelle sind sogenannte Hot Spots, also Stellen die heißer sind als der Rest. Darum sollte man in der Mikrowelle aufgewärmte Speisen immer erst umrühren, bevor man sie isst.

Wie genau funktioniert eine Mikrowelle?

Mikrowellen arbeiten mit Radiowellen (siehe Mikrowellen bei Wikipedia), welche etwa rund 2500 Megahertz bzw. 2 Gigahertz stark sind. Diese Radiowellen haben die interessante Eigenschaft, dass sie von Wasser, Fetten und Zucker absorbiert werden. Diese Absorption wird direkt in atomare Bewegung  umgewandelt, wodurch Wärme erzeugt wird. Es ist nicht die Bewegung der Mikrowellen selbst, die Wärme erzeugt, sondern die Bewegung der angeregten Teilchen in der Nahrung. Die meisten Kunststoffe, Keramik oder Glas absorbieren diese Wellen nicht, was bedeutet, dass diese Objekte Mikrowellen sicher sind. Daher besteht auch das Zubehör für Mikrowellen aus diesen Materialien. Bei Metall hingegen ist es genau anders.

Dieses Material reflektiert die Mikrowellen/Radiowellen. Treffen dann bei der Reflektion Wellen auf eine andere Welle, kommt es zur Funkenbildung. Es kann auch dazu kommen, dass die Mikrowellen Funken erzeugt, wenn nicht im inneren der Mikrowelle ist und die Wellen aufeinander treffen (Abbildung rechts von http://img.webme.com/pic/-/-dasleben-/lastscan.jpg).

Das Magnetron im Inneren einer Mikrowelle verwendet magnetische Energie um Mikrowellen zu erzeugen. Neuere Modelle verwenden Leiterplatten anstelle der alten Trafos bzw. Kondensatoren. Somit sind die neuen Mikrowellen Modelle energieeffizienter, obwohl die gesamt Funktion gleich bleibt.

Unterschiede zu normalen Backöfen

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Ofen, wo die Wärme erst einmal durch die Nahrung durchdringen muss, kann die Mikrowelle die Nahrung gleichmäßig in allen Schichten erwärmen, da bei der Mikrowelle alle Partikel simultan angeregt werden. Um zu gewährleisten, dass die Speisen auch wirklich gleichmäßig erhitzt werden, sollte die Mikrowelle eine drehbare Platte im Inneren haben, denn die Mikrowellen werden nur von einer Seite abgegeben. In der Mikrowelle selbst bleibt die Temperatur gleich der Temperatur des Raumes, wo sie steht, somit ist es nicht möglich mit ihr eine Kruste zu bilden. Daher sind einige Mikrowellenessen in einem Pappkarton verpackt und mit einer Folie bedeckt. Die Folie reagiert auf die Mikrowellen/Radiowellen und entwickelt eine starke Hitze – diese Hitze wirkt auf den Teig und führt zur Krustenbildung.

Können Mikrowellen aus der Maschine entweichen?

http://www.uni-saarland.de/fak7/hartmann/cfn/Bilder/Mikrowellen1.png

http://www.uni-saarland.de

Die Frage ob die Radiowellen/Mikrowellen aus der Mikrowelle entweichen können – Nein. Die Mikrowellen besitzen eine Wellenlänge von 12,4 cm. Jede leitende Oberfläche, welche kleinere Löcher als die Wellenlänge besitzt würde die Wellen eher reflektieren, als die Wellen passieren zu lassen. Somit ist die Strahlenbelastung immer noch sehr gering und Sie sicher davor.

Trotz einiger aufkommenden Mythen, gibt es bis dato keine bekannten Gesundheitsrisiken, welche durch den Verzehr von Mikrowellenessen aufgetreten sind. Mikrowellen nutzen nicht-ionisierende Strahlung, welche keine Veränderung an der DNS auslösen. Kontrollieren Sie Ihre Mikrowelle öfter einmal auf eingetretene Schäden, welche zum Austritt der Wellen führen könnten.

Bilderquellen:
Webme.com unter http://img.webme.com/pic/-/-dasleben-/lastscan.jpg und Universität Saarland http://www.uni-saarland.de/fak7/hartmann/cfn/Bilder/Mikrowellen1.png

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