Sie benutzen wahrscheinlich fast jeden Tag in Ihrem Leben eine Mikrowelle, aber Sie wissen vielleicht nicht, wie sie funktioniert. Viele befürchten, dass man davon Krebs bekommt oder auf andere Weise geschädigt wird, aber warum nehmen Sie sich nicht die Zeit, die Wissenschaft zu studieren, um zu erkennen, dass Mikrowellen nicht so funktionieren.
Mikrowellen, die Wellen, sind eigentlich eine Form von Energie, die in Mikrowellen, dem Gerät, zum Erhitzen von Lebensmitteln verwendet wird. In Bezug auf Wellenlänge und Frequenz liegen Mikrowellen zwischen Infrarotstrahlung und Radiowellen. Falls Ihnen diese Form der Bezugnahme nichts sagt: Eine Mikrowelle hat eine Länge von etwa 12 Zentimetern von Scheitel zu Scheitel oder 10^-2 Metern. Diese Wellenlänge wird von den meisten Lebensmitteln, insbesondere von Wassermolekülen, leicht absorbiert, was zu einer Erwärmung des Lebensmittels führt. Doch nun zur wichtigsten Frage: Verursachen Mikrowellen Krebs?
Trotz dessen, was Ihre Großmutter Ihnen vielleicht erzählt hat, besitzen die Teilchen, aus denen eine Mikrowelle besteht, die Photonen, nicht genug Energie, um Krebs zu verursachen. Ähnliche, aber stärkere Wellen wie Ultraviolett- und Röntgenstrahlen besitzen mehr Energie pro Photon und können Krebs verursachen.
Nachdem wir nun wissen, was genau eine Mikrowelle ist, stellt sich die Frage, wie ein Mikrowellenherd funktioniert. Das Magnetron ist das Herzstück eines Mikrowellenofens. Nein, es ist nicht der Name eines Transformationsroboters, sondern im Wesentlichen ein Hochspannungsmotor zur Erzeugung von Mikrowellen. Ein elektrischer Transformator wandelt 120 Volt Wechselstrom aus der Steckdose in 4000 Volt oder mehr um, um das Magnetron zu speisen. Diese Hochspannung erhitzt einen Glühfaden im Kern des Magnetrons, wodurch dieser überschüssige Energie in Form von Elektronen freisetzt. Diese Elektronen würden normalerweise von der Kathode (Glühfaden) nach außen zur Anode (positive Anschlüsse) fliegen, aber ein Rundmagnet biegt sie zurück zum Glühfaden. Diese Biegung durch den Festkörpermagneten bewirkt, dass die Elektronen in einer Art Schleife fliegen.
In einem größeren Maßstab werden durch diese Elektronen, die von der Glühwendel ausgesandt werden und in Schleifen fliegen, Mikrowellen erzeugt. Im Wesentlichen fliegen die in Schleifen fliegenden Elektronen kontinuierlich an den Anodenanschlüssen vorbei. Wenn ein Elektron an einer Öffnung zwischen den Anoden vorbeifliegt, erzeugt es eine Mikrowelle. Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie über das offene Ende einer Flasche blasen.
Das Verständnis dafür, wie ein Mikrowellenherd oder genauer gesagt ein Magnetron Mikrowellen erzeugt, ist wichtig, aber wie erhitzen diese Wellen dann Ihre heißen Taschen? Nun, die Mikrowellen werden vom Magnetron durch eine Antenne übertragen. Die Mikrowellen werden dann im Inneren des Metallgehäuses des Mikrowellengeräts in verschiedenen Mustern reflektiert. Diese Wellen werden dann leicht von den Wassermolekülen in den Lebensmitteln absorbiert. Die Moleküle absorbieren die Wellen, die sie in Schwingungen versetzen und die Energie in Wärme umwandeln. Lebensmittel mit geringem Wassergehalt werden normalerweise nicht von Mikrowellen beeinflusst. Dies ist auch das Grundprinzip für mikrowellensichere Materialien.
Wenn man genauer wissen will, warum die Absorption der Mikrowellen durch die Wassermoleküle zur Erwärmung der Lebensmittel führt, muss man sich die elektrischen Felder ansehen. Wassermoleküle sind, genau wie Magnete, auf der einen Seite positiv und auf der anderen negativ geladen. Auch Mikrowellen sind an ihrem oberen Scheitelpunkt positiv und an ihrem unteren Scheitelpunkt negativ. Wenn eine Mikrowelle auf ein Wassermolekül trifft, versucht das Molekül, sich nach dem Feld der Welle auszurichten. Da es sich bei Mikrowellen um Wellen handelt, sind ihre positiven und negativen Felder ständig in Bewegung, im Fall der Mikrowellen 2,5 Milliarden Mal pro Sekunde. In Verbindung mit dem Versuch des Wassermoleküls, sich an den wechselnden Feldern auszurichten, führt dies zu Schwingungen. Schwingungen bedeuten Reibung und Reibung bedeutet Wärme.
Wir wissen also, was Mikrowellen sind und wie sie Lebensmittel erhitzen, aber warum erhitzen sie Lebensmittel so schnell und warum gibt es oft kalte Stellen in unseren Speisen?
Mikrowellen erhitzen Lebensmittel so schnell, weil sie alle Teile der Lebensmittel gleichzeitig garen. In einer Pfanne wird das Essen nur durch Wärmeleitung gegart, wenn das Essen mit der Pfanne in Kontakt ist. Da Mikrowellen alle Teile der zu garenden Lebensmittel durchdringen, können sie gleichzeitig von innen und von außen erhitzt werden. Das bedeutet aber auch, dass es aufgrund der Natur der Wellen zu kalten Stellen kommen kann.
Kalte Stellen in mikrowellenerhitzten Speisen entstehen, wenn sich die Mikrowellen gegenseitig auslöschen. Wenn eine positive und eine negative Seite einer Welle aufeinander treffen, heben sie sich gegenseitig auf, so dass keine Welle entsteht. Wenn man es grob betrachtet, kann man diese preisgekrönte Gleichung aufstellen:
(1 Wärme) + (-1 Wärme) = 0 Wärme
Dadurch entstehen „tote Zonen“ in Mikrowellen, in denen keine Erwärmung stattfindet. Aus diesem Grund haben die meisten modernen Mikrowellen einen Drehteller. Durch das Drehen werden die Lebensmittel in die toten Zonen hinein- und herausbewegt, was zu einer gleichmäßigeren Erwärmung führt.
Damit ist so ziemlich alles gesagt, was die Funktion moderner Mikrowellen betrifft. Diese Geräte sind aus unserer täglichen Routine nicht mehr wegzudenken und beinhalten eine ordentliche Portion Wissenschaft und Technik. Hoffentlich werden Sie eine Mikrowelle nie wieder auf dieselbe Weise betrachten können.