Physikprojekt

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Der Mikrowellenherd hat keinen Kontakt zu seiner Wärmequelle. Die Wassermoleküle werden von der Mikrowellenstrahlung hin- und hergedreht und es wird dadurch Wärme erzeugt. Die Wassermoleküle der Wärmequelle werden nur gedreht weil die Wasserteilchen eine positive und eine negative Seite haben. im elektrischen Feld wirken auf die beiden Seiten unterschiedliche Kräfte. Bei einem ständig wechselnden Feld bewegen sich die Teilchen dann hin und her. Da die Mikrowellen aufgrund ihrer speziellen Frequenz nur Wasser erwärmen, bleiben Gegestände ohne Wasser wie zum Beispiel Geschirr kalt.

Um zu verhindern, dass die Lebensmittel unleichmäßig erhitzt werden, kommen sie auf einen Drehteller, um die Mikrowellen gelichmäßg im Garraum zu verteilen. Trotzdem kann es dazu kommen, dass sich Lebensmittel unterschiedlich erhitzen. Beispielsweise erhitzt sich ein Knochen weniger schnell als Fleisch, deshalb kann es vorkommen dass das Fleich am Knochen noch roh ist, während der Rest gegart ist. Auch fettige Speisen erhitzen sich weniger gut als salzige. um dies zu verhindern kann man die Speisen mit einem Teller abdecken.

Auch für die biologischen Zellen besteht Gefahr. Deshalb ist es wichtig, dass die Mirkowelle gut abgeschirmt ist.

Nur 50-60% der elektrischen Energie wird in Strahlung umgewandelt. Dafür erwärmen sie nur geziehlt die Speise.

Mikrowellen sind ein Teil des breiten Spektrums der elektromagnetischen Strahlung. Sie werden von Wasser absorbiert, wobei sie dieses erwärmen. Dadurch können Mikrowellen alle wasserhaltigen Substanzen erhitzen. Glas, Porzellan und Plastik werden von den Mikrowellen ohne Erhitzung durchdrungen. Metalle reflektieren die Mikrowellen total. Diese Eigenschaften macht man sich beim Mikrowellenherd zunutze . Man kann in ihm sehr schnell und mit wenig Energieverbrauch wasserhaltige Substanzen aufwärmen und kochen.

Man kann mit ihm Essen viel schneller erwärmen und zubereiten als mit einem normalen Backofen und außerdem verbraucht er weniger Strom. Speisen die mit dem Mikrowellenherd erhitzt worden sind, sehen aus wie gekocht oder gegart, d.h. sie haben keine Kruste. Doch die neueren Mikrowellen haben neben einer Auftau-Funktion auch eine Grillfunktion.

Das wichtigste Bauteil des Mikrowellengerätes ist das Magnetron, ein Sender, der ähnlich wie bei Rundfunk- und Fernsehgeräten, die elektromagnetischen Wellen erzeugt und aussendet. Diese werden entweder direkt oder über einen Hohlleiter zum Garraum geführt, in den sie durch eine Öffnung gelangen. Der Garraum besteht vollkommen aus metallischen Wänden, die zur leichten Reinigung mit Kunststoff, Emaille oder Lack überzogen sein können. Die Garraumtür hat ein mehrschichtiges Sichtfenster, welches mit einem Drahtgitter oder einem Lochblech versehen ist. Somit wird eine Reflexion der auftretenden Mikrowellen erzielt und ihr Austritt aus dem Gerät verhindert.

Wie funktioniert eine Mikrowelle

In jedem Mikrowellenherd gibt es eine Magnetfeldröhre (Magnetron). Dort entstehen die Mikrowellen (elektromagnetische Wellen). Diese Mikrowellen bringen die Wassermoleküle, die in den Speisen enthalten sind, zum Schwingen. Diese Mikrowellen/elektrischen Wellen schwingen mit einer extrem hohen Frequenz, jede Sekunde ca. 2,45 Milliarden mal. Wenn die Mikrowellen auf die Wassermoleküle einwirken, beginnen diese mit der selben Frequenz zu vibrieren. Da die Moleküle eine unregelmäßige Form haben, stoßen sie bei der Vibration zusammen und es entsteht Reibung. Durch diese Reibung entsteht dann Hitze (mechanische Energie->Wärmeenergie). Diese Wärme überträgt sich dann auf die ganze Speise und das Essen wird erwärmt. Der gleichmäßige Einfluss der Mikrowellen wird durch Reflektorflügel, rotierende Antennen oder Drehteller erreicht.

Elektromagnetische Wellen

In dem Magnetron spielt sich folgendes ab: Offene Schwingkreise erhält man, wenn die Kondensatorplatten eines Schwingkreises auseinandergezogen werden. Man erhält einen Dipol oder Zweipol (gerader schwingungsfähiger Leiter). Elektromagnetische Wellen entstehen, wenn sich elektrische und magnetische Felder vom Dipol ablösen; sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Eigenschaften elektromagnetischer Wellen sind unter anderem Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz (Überlagerung mehrerer Schwingungen die von der selben Quelle ausgehen) und Polarisation (zu Gegensätzen bilden).