Het is vroeg in de ochtend en uw aandacht gaat uit naar een portie instant havermout. U zet de kom in de magnetron, drukt op de startknop en plotseling slaat de paniek toe als er een mini-vuurwerkvoorstelling in uw keuken ontstaat. De lepel – je vergat de lepel in de kom!
Terwijl films je misschien laten geloven dat dit elektrische scenario kan leiden tot een vurige explosie, is de waarheid dat het plaatsen van een lepel in de magnetron niet per se gevaarlijk is. Maar waarom produceert metaal precies vonken wanneer het wordt onderworpen aan een van de wonderen van de technologie van het midden van de 20e eeuw?
Om dat te beantwoorden, moeten we eerst begrijpen hoe een magnetron werkt. De kleine oven berust op een apparaat dat een magnetron wordt genoemd, een vacuümbuis waar een magnetisch veld doorheen stroomt. Het apparaat draait elektronen rond en produceert elektromagnetische golven met een frequentie van 2,5 gigahertz (of 2,5 miljard keer per seconde), vertelde Aaron Slepkov, een natuurkundige aan de Trent University in Ontario, Live Science.
Gerelateerd: Wat zijn microgolven?
Voor elk materiaal zijn er bepaalde frequenties waarop het licht bijzonder goed absorbeert, voegde hij eraan toe, en 2,5 gigahertz is toevallig deze frequentie voor water. Aangezien de meeste dingen die we eten gevuld zijn met water, zal dat voedsel energie van de microgolven absorberen en opwarmen.
Intrigerend is dat 2,5 gigahertz niet de meest efficiënte frequentie is om water op te warmen, zei Slepkov. Dat komt omdat het bedrijf dat de microgolven heeft uitgevonden, Raytheon, merkte dat de zeer efficiënte frequenties te goed waren in hun werk, merkte hij op. Watermoleculen in de bovenste laag van iets als soep zouden alle warmte absorberen, zodat alleen de eerste paar miljoenste van een inch zou koken en het water eronder steenkoud zou achterlaten.
Nou, over dat vonkende metaal. Bij de interactie van microgolven met een metalen materiaal worden de elektronen op het oppervlak van het materiaal door elkaar geschud, legt Slepkov uit. Dit veroorzaakt geen problemen als het metaal overal glad is. Maar waar er een rand is, zoals bij de tanden van een vork, kunnen de ladingen zich opstapelen en resulteren in een hoge concentratie van spanning.
“Als het hoog genoeg is, kan het een elektron van een molecuul in de lucht rukken,” waardoor een vonk en een geïoniseerd (of geladen) molecuul ontstaat, zei Slepkov.
Geïoniseerde deeltjes absorberen microgolven nog sterker dan water dat doet, dus zodra een vonk verschijnt, zullen meer microgolven naar binnen worden gezogen, waardoor nog meer moleculen worden geïoniseerd, zodat de vonk groeit als een vuurbal, zei hij.
Normaal gesproken kan zo’n gebeurtenis alleen plaatsvinden in een metalen voorwerp met ruwe randen. Dat is de reden waarom “als je aluminiumfolie neemt en het in een platte cirkel legt, het misschien helemaal niet vonkt,” zei Slepkov. “Maar als je het tot een bal verfrommelt, zal het snel vonken.”
Hoewel deze vonken het potentieel hebben om schade aan de magnetron te veroorzaken, zou elk voedsel perfect in orde moeten zijn om daarna te eten (voor het geval je echt die lepel in je havermout bent vergeten), volgens een artikel van Mental Floss.
Vurige druiven
Metalen zijn niet de enige objecten die een lichtshow in een magnetron kunnen genereren. Op virale internetvideo’s zijn ook gehalveerde druiven te zien die spectaculaire vonken produceren van plasma, een gas van geladen deeltjes.
Verschillende speurneuzen hadden naar een verklaring gezocht, en suggereerden dat het te maken had met een opeenhoping van elektrische lading zoals in een metaal. Maar Slepkov en zijn collega’s deden wetenschappelijke proeven om het verschijnsel te doorgronden.
“Wat we vonden was veel gecompliceerder en interessanter,” zei hij.
Door hydrogelbolletjes – een superabsorberend polymeer dat in wegwerpluiers wordt gebruikt – met water te vullen, leerden de onderzoekers dat de geometrie de belangrijkste factor was bij het genereren van vonken in druifachtige objecten. Druivengrote bollen waren toevallig bijzonder uitstekende concentrators van microgolven, zei Slepkov.
De grootte van de druiven zorgde ervoor dat de microgolfstraling zich verzamelde binnen de kleine vruchten, uiteindelijk resulterend in genoeg energie om een elektron van natrium of kalium binnen de druif te scheuren, voegde hij eraan toe, waardoor een vonk ontstond die uitgroeide tot een plasma.
Het team herhaalde het experiment met kwarteleieren – die ongeveer even groot zijn als druiven – eerst met hun natuurlijke, yolky binnenkant en vervolgens met de vloeistof eruit afgetapt. De met smurrie gevulde eieren genereerden hotspots, terwijl de lege dat niet deden, wat erop wijst dat het nabootsen van het metaal-vonkende spektakel een waterige, druif-grootte kamer vereiste.
- Wat zijn elementaire deeltjes?
- Wat is statische elektriciteit?
- Waarom wordt koper groen?
Oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.
Recent nieuws