Es ist früher Morgen, und Ihre müden Augen haben sich auf eine Portion Instant-Haferflocken gerichtet. Du stellst die Schüssel in die Mikrowelle, drückst auf den Startknopf und gerätst plötzlich in Panik, als in deiner Küche ein Mini-Feuerwerk losgeht. Der Löffel – Sie haben den Löffel in der Schüssel vergessen!
Während man in Filmen glauben könnte, dass dieses elektrische Szenario zu einer feurigen Explosion führen kann, ist die Wahrheit, dass das Einlegen eines Löffels in die Mikrowelle nicht unbedingt gefährlich ist. Aber warum genau erzeugt Metall Funken, wenn es einem der Wunderwerke der Technik aus der Mitte des 20. Jahrhunderts ausgesetzt wird?
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst verstehen, wie eine Mikrowelle funktioniert. Der kleine Ofen basiert auf einem Magnetron, einer Vakuumröhre, durch die ein Magnetfeld fließt. Das Gerät lässt Elektronen kreisen und erzeugt elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 2,5 Gigahertz (oder 2,5 Milliarden Mal pro Sekunde), so Aaron Slepkov, Physiker an der Universität Trent in Ontario, gegenüber Live Science.
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Für jedes Material gibt es bestimmte Frequenzen, bei denen es Licht besonders gut absorbiert, fügte er hinzu, und 2,5 Gigahertz ist zufällig diese Frequenz für Wasser. Da die meisten Dinge, die wir essen, mit Wasser gefüllt sind, werden diese Lebensmittel die Energie der Mikrowellen absorbieren und sich erhitzen.
Interessanterweise ist 2,5 Gigahertz nicht die effizienteste Frequenz für die Erwärmung von Wasser, sagte Slepkov. Das liegt daran, dass das Unternehmen, das die Mikrowelle erfunden hat, Raytheon, feststellte, dass die hocheffizienten Frequenzen ihre Aufgabe zu gut erfüllen, bemerkte er. Die Wassermoleküle in der obersten Schicht einer Suppe würden die gesamte Wärme absorbieren, so dass nur die ersten paar Millionstel Zentimeter kochen würden und das Wasser darunter eiskalt bliebe.
Nun zu dem funkensprühenden Metall. Wenn Mikrowellen auf ein metallisches Material einwirken, werden die Elektronen auf der Oberfläche des Materials durcheinander gewirbelt, erklärt Slepkov. Das verursacht keine Probleme, wenn das Metall überall glatt ist. Aber wo es eine Kante gibt, wie an den Zinken einer Gabel, können sich die Ladungen anhäufen und zu einer hohen Spannungskonzentration führen.
„Wenn sie hoch genug ist, kann sie einem Molekül in der Luft ein Elektron entreißen“, wodurch ein Funke und ein ionisiertes (oder geladenes) Molekül entsteht, so Slepkov.
Ionisierte Partikel absorbieren Mikrowellen sogar noch stärker als Wasser, so dass, sobald ein Funke auftritt, weitere Mikrowellen angesaugt werden und noch mehr Moleküle ionisieren, so dass der Funke wie ein Feuerball wächst, sagte er.
Normalerweise kann ein solches Ereignis nur in einem Metallobjekt mit rauen Kanten auftreten. Wenn man Alufolie nimmt und sie in einen flachen Kreis legt, kann es sein, dass der Funke nicht überspringt“, so Slepkov. „Aber wenn man sie zu einem Ball zerknüllt, wird sie schnell Funken schlagen.“
Auch wenn diese Funken den Mikrowellenherd beschädigen können, sollten alle Lebensmittel danach problemlos verzehrt werden können (nur für den Fall, dass man wirklich den Löffel in den Haferflocken vergessen hat), heißt es in einem Artikel von Mental Floss.
Feurige Weintrauben
Metalle sind nicht die einzigen Objekte, die in der Mikrowelle ein Lichtspiel erzeugen können. Virale Internetvideos zeigen auch halbierte Weintrauben, die spektakuläre Funken aus Plasma, einem Gas aus geladenen Teilchen, erzeugen.
Verschiedene Spürnasen hatten nach einer Erklärung gesucht und vermutet, dass dies mit einer Ansammlung von elektrischer Ladung wie bei einem Metall zu tun hat. Aber Slepkov und seine Kollegen führten wissenschaftliche Tests durch, um dem Phänomen auf den Grund zu gehen.
„Was wir fanden, war viel komplizierter und interessanter“, sagte er.
Indem sie Hydrogelkugeln – ein superabsorbierendes Polymer, das in Wegwerfwindeln verwendet wird – mit Wasser füllten, erfuhren die Forscher, dass die Geometrie der wichtigste Faktor bei der Erzeugung von Funken in traubenartigen Objekten war. Die Größe der Trauben führte dazu, dass sich die Mikrowellenstrahlung im Inneren der winzigen Früchte anhäufte und schließlich genug Energie erzeugte, um ein Elektron aus dem Natrium oder Kalium in der Traube herauszureißen, fügte er hinzu, wodurch ein Funke entstand, der sich zu einem Plasma entwickelte.
Das Team wiederholte das Experiment mit Wachteleiern – die ungefähr die gleiche Größe wie Weintrauben haben – zunächst mit ihrem natürlichen, dotterartigen Inneren und dann mit abgelassener Flüssigkeit. Die mit Glibber gefüllten Eier erzeugten Hotspots, die leeren hingegen nicht, was darauf hindeutet, dass für die Nachahmung des Metallfunken-Spektakels eine wässrige, traubengroße Kammer erforderlich ist.
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Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
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