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Wie funktioniert eine Mikrowelle?

Vor ein paar Wochen ging es um die Funktionsweise eines Induktionsherdes. Schon viel länger Einzug in die meisten Haushalte hat die „Mikrowelle“ erhalten. Eigentlich muss man von einem Mikrowellenherd sprechen, da die Mikrowelle nur das physikalische Phänomen hinter dem Gerät ist. Aber wie genau erwärmt ein Mikrowellenherd eigentlich das Essen?

Wie der Name schon sagt, spielen hier die sogenannten Mikrowellen die entscheidende Rolle. Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 0,1 bis 30 cm. In Mikrowellenherden werden Wellen mit etwa 12 cm Länge erzeugt. Zum Vergleich: Sichtbares Licht hat eine Wellenlänge von 0,4 bis 0,7 mm, Radiowellen liegen im Bereich von Metern bis hin zu Kilometern. Aber was bewirken die erzeugten Mikrowellen in dem Essen?

Eine elektromagnetische Welle hat nur einen Einfluss auf ein Molekül, wenn dieses einen Dipol besitzt. Das heißt, dass eine Seite des Moleküls leicht positiv, die andere Seite negativ geladen ist. Wasser, das in jedem unserer Lebensmittel enthalten ist, weißt genau so einen Dipol auf. Wenn ein Wassermolekül sich nun in einem elektromagnetischen Feld aus Mikrowellen befindet, wird es durch die Schwingung der Wellen in Rotation versetzt. Die Moleküle fangen also an sich zu bewegen. Da sie aber in einer festen Mahlzeit oder auch einer Flüssigkeit sehr eng nebeneinander liegen, kollidieren die Moleküle und durch die auftretende Reibung entsteht Wärme. Diese Wärme sorgt dann für die Erhitzung der gesamten Speise.

Da der menschliche Körper auch zu einem Großteil aus Wasser besteht, sind Mikrowellen für Menschen nicht ganz ungefährlich. Denn das Selbe, was mit dem Essen passiert, kann auch mit menschlichem Gewebe passieren, wenn es Mikrowellen ausgesetzt wird. Aus diesem Grund sind Mikrowellenherde nach außen hin mit einem Metallgehäuse abgeschirmt. An Metall werden Mikrowellen nämlich reflektiert und bleiben so im Inneren des Herdes. Auch in die eigentlich für Mikrowellen durchlässige Glasscheibe ist ein Metallgitter eingebaut. Durch die Sicherheitsfunktion, dass der Herd nur eingeschaltet werden kann, wenn die Klappe geschlossen ist, geht von so einem Herd allerdings keine Gefahr für den Betreiber aus.

 

Quellen:

https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/mikrowellenherd/

https://praxistipps.focus.de/wie-funktioniert-eine-mikrowelle-einfach-erklaert_45520

Warum ist Deo auf der Haut kalt?

Jeder hat es schon einmal benutzt. Morgens oder nach dem Sport – ein Sprüh-Deodorant. Die im Volksmund als „Deo“ bezeichnete Substanz wird per Knopfdruck aus einer Dose auf ausgewählte Körperpartien gesprüht. Wovon man dann oft überrascht wird ist, dass sich das Deo auf der Haut sehr kalt anfühlt, obwohl es doch bei Raumtemperatur gelagert wird. Warum aber ist gesprühtes Deo so kalt?

Verantwortlich dafür ist der sogenannte Joule-Thomson-Effekt. Der besagt nämlich, das sich Gase bei einer Druckminderung abkühlen. Druckminderung bedeutet, dass ein Gas von einem Zustand höheren Drucks in einen Zustand niedrigeren Drucks überführt wird. Genau das passiert auch beim Deo. Die Deo-Dose steht unter Druck, damit der Inhalt überhaupt aus der Dose heraus strömen kann. Wenn das per Knopfdruck geschieht, reduziert sich der Druck der Substanz auf Umgebungsdruck. Man nennt das auch „Entspannung“ eines Gases. Bei genau diesem Vorgang kühlt sich die ausströmende Substanz, also das Deo, ab. Diese Kälte merken wir dann auf der Haut.

Auf molekularer Ebene passiert dabei Folgendes: Wenn ein Gas unter Druck steht, sind die Gas-Moleküle näher beieinander. Je näher sich Moleküle kommen, desto mehr können sie miteinander wechselwirken. Dabei entstehen Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten. Sie ziehen sich also gegenseitig an. Wenn der Druck nun reduziert wird, breiten sich die Moleküle in einen größeren Raum aus und entfernen sich voneinander. Um das zu vollziehen müssen die vorher genannten Anziehungskräfte überwunden werden. Die Energie, die dafür benötigt wird, wird den Molekülen selber entzogen. Entzogene Energie ist hier gleich zu setzten mit einer Abkühlung, da sich die Bewegung der Teilchen reduziert. Das wiederum führt dann zu einer tieferen Temperatur des Gases.

Wenn du also das nächste Mal ein kaltes Deo auf deiner Haut spürst weißt du jetzt wenigstens warum da nicht angenehm warmes Deo aus der Dose kommt.

 

Anschauliches Erklärvideo: