Mikrowelle: Wirkung und Funktionsprinzip, Mikrowellengerät und Schaden, bei welcher Frequenz es funktioniert

Mikrowellen sind längst in unseren Alltag eingezogen, doch um ihre Nützlichkeit und Sicherheit wird noch gestritten. Es ist merkwürdig, dass die überwältigende Mehrheit bei der Lösung solcher Probleme in Foren aller Art und in persönlichen Treffen nicht einmal eine ungefähre Vorstellung vom Prinzip des Mikrowellenherds hat.

Aus diesem Grund ist es sinnvoll, herauszufinden, was das ist, bevor Sie die Frage stellen: Ist sie Ihre Freundin oder Ihre Feindin? eine erstaunliche Maschine, die ein Glas Wasser kochen oder ein Huhn kochen kann, ohne eine sichtbare Quelle zu verwenden Wärme. Fast jeder hat einen Mikrowellenherd in Betrieb gesehen, aber nur wenige haben eine Ahnung, wie er das macht.

Wirkung und Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip eines Mikrowellenherdes ist im Namen - die Wirkung auf den Körper (in diesem Fall Produkte) - durch Mikrowellenstrahlung (Mikrowellenstrahlung oder einfach Mikrowelle) festgelegt. Hochfrequente elektromagnetische Wellen erhitzen das Essen hoch Temperatur, die es Ihnen ermöglicht, Speisen aufzuwärmen oder sogar zu kochen, ohne den Klassiker zu verwenden thermische Heizungen. Das gleiche Verfahren wird übrigens nicht nur für die Zubereitung von Lebensmitteln verwendet, sondern auch für die Wärmebehandlung von technischen Produkten: Glühen und Härten von beispielsweise Bohrern, Zahnrädern, Messern usw.

Die wichtigste Voraussetzung für den Betrieb einer Mikrowelle ist das Vorhandensein sogenannter polarer Moleküle im Objekt. Auf sie wirkt sich das elektromagnetische Feld des Geräts aus. Glücklicherweise enthalten fast alle Lebensmittel (außer vielleicht vollständig dehydriert) Wasser, das aus solchen Molekülen besteht. In einem starken elektromagnetischen Wechselfeld beginnen solche Moleküle, ihre Position schnell zu ändern, indem sie der sich ständig ändernden Richtung des Magnetfelds folgen. Bei der Rotation reiben diese Moleküle buchstäblich aneinander, und jeder weiß, was dabei passiert. Versuchen Sie, Ihre Handflächen schnell aneinander zu reiben - fühlen Sie sich warm?

Dank des elektromagnetischen Wechselfelds beginnen polare Wassermoleküle schnell zu rotieren.

Der Hauptunterschied zwischen der Wirkung von Mikrowellenstrahlung auf ein Objekt durch gewöhnliche Reibung oder Erwärmung offene Flamme ist, dass nicht nur die Oberfläche des Objekts erhitzt wird, sondern auch seine Tiefe Schichten. Dies liegt daran, dass Mikrowellenstrahlung nicht nur auf die Oberfläche des Objekts einwirkt, sondern auch tief in dieses eindringt und die Moleküle zur Bewegung und Erwärmung zwingt.

Die Eindringtiefe hängt von der Strahlungsfrequenz ab. Und für Standard-Mikrowellenherde mit 2,4 GHz beträgt sie 1,5-2,5 cm. Es ist leicht zu erraten, dass sich zum Beispiel ein Kuchen, der in einen Mikrowellenherd gelegt wird, sowohl innen als auch außen vollständig und gleichmäßig erwärmt. Außerdem wird er dies in kürzester Zeit tun, da die Aufheizrate des Körpers im Mikrowellenfeld 0,3-0,5 Grad pro Sekunde beträgt. 10 Sekunden - +5 Grad. Minute - +30 Grad.

Vorteile und Nachteile

Es ist also an der Zeit, die Hauptunterschiede zwischen Mikrowellenerwärmung und klassischer Erwärmung zu formulieren:

1. Hohe Aufwärmgeschwindigkeit. Da die Behandlung mit einem Hochfrequenz-(HF)-Feld gleichzeitig im gesamten Volumen erfolgt, erwärmt sich das Produkt extrem schnell – innerhalb von Minuten.
2. Gleichmäßige Erwärmung. Dank der gleichmäßigen Erwärmung muss die äußere Schicht nicht auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden. Dadurch wird ein Anbrennen verhindert.
3. Möglichkeit der Kochautomatisierung. Bei der Verwendung eines Mikrowellenherds muss der Prozess nicht überwacht werden - Rühren, Umdrehen usw. Es reicht aus, das Gewicht und die Art des verlegten Produkts anzugeben und den erforderlichen Vorgang zu beschreiben: Erhitzen, Kochen usw. Den Rest erledigt das Gerät selbst.
4. Unmöglichkeit des Röstens. Im Gegensatz zu einer Bratpfanne oder einem Grill erhitzt das Mikrowellenfeld die Speisen gleichmäßig, sodass sie nicht knusprig gebraten werden können.

Der einzige scheinbare Nachteil von Mikrowellen ist die Unmöglichkeit des Bratens, aber auch Die Designer lösten dieses Problem, indem sie das Gerät mit konventionellen thermoelektrischen Heizungen ausstatten, wie in elektrische Öfen. Mit ihrer Hilfe können Sie das Produkt leicht braten. Darüber hinaus gibt es sogenannte Krusty-Platten, die aus einem speziellen Material bestehen, das durch Mikrowellenströme sicher erhitzt werden kann. Legen Sie ein Kotelett auf einen solchen Teller und der Herd wird es nicht nur schnell kochen, sondern auch braten, da diese Pfanne auf 200 Grad erhitzt wird.

Mikrowellengerät

Jetzt ist es an der Zeit, herauszufinden, wie die Mikrowelle funktioniert. Das Herz eines solchen Ofens ist ein spezieller Generator, der ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld hoher Intensität erzeugt. Es wird Magnetron genannt. Außerdem wird das von ihm erzeugte Feld mit Hilfe speziell konstruierter Wellenleiter in die Produktkammer geleitet. Er tut dies so, dass das gesamte Innenvolumen der Kammer gleichmäßig mit dem Feld "gefüllt" wird und eine qualitativ hochwertige Erwärmung von Produkten jeglichen Volumens gewährleistet ist. Zusätzlich wird dies durch das drehbare Tablett erleichtert, das bei den meisten Mikrowellenherden ausgestattet ist.

Das Magnetron nimmt den ehrenvollsten Platz unter der Abdeckung des Geräts ein.

Der Betrieb des HF-Generators wird von einer auf einem Mikroprozessor aufgebauten Elektronikeinheit gesteuert. Mit der in den Block integrierten Firmware können Sie den gewünschten Garmodus einstellen, die Temperatur in der Kammer, die Luftfeuchtigkeit und die Garzeit steuern. Sie überwachen auch die Sicherheit bei der Benutzung des Ofens - ob die Schutztür geschlossen ist, ob die Isolierung defekt ist, ob die Temperatur im Inneren der Kammer über die kritische Temperatur gestiegen ist usw. Der Controller wird von Panels des einen oder anderen Typs gesteuert - Taster, berührungsempfindlich usw. Natürlich gibt es im Ofen auch ein Netzteil, das die gesamte Elektronik und das Magnetron selbst mit Energie versorgt.

So sieht ein Mikrowellenherd in der Abbildung aus.

Gefahren und Schäden der Mikrowelle

Und nun die wichtigste Frage, die fast jeden Mikrowellenbesitzer beschäftigt: Geht von dem Gerät eine Gefahr für andere aus? Es gibt viele Mythen über die Gefahren der Verwendung von Mikrowellen Technologien im Alltag. Die wichtigsten sind:

1. Strahlengefahr.
2. Gefahr durch elektromagnetische Strahlung.
3. Schlechter Einfluss der Mikrowelle auf die Lebensmittelqualität.
4. Die Möglichkeit einer Körperverletzung durch das Mikrowellenfeld.
5. Erhöhte Gefahr eines Hochspannungsstromschlags.

Strahlenschäden

Nach diesem Mythos wird jeder, der sich in der Nähe des Mikrowellenherdes befindet, einer Strahlenbelastung ausgesetzt. Außerdem strahlt selbst ein ausgeschalteter Herd nicht schlechter als ein Tschernobyl-Traktor. Aber wenn man an die Grundlagen der Kernphysik glaubt (jeder hat es in der Schule durchgemacht), ist die Strahlung, vor der alle so viel Angst haben und die wirklich gefährlich ist, ionisierende Strahlung.

Schauen Sie sich die Liste an, die die Arten der elektromagnetischen Strahlung in absteigender Reihenfolge ihrer Wellenlänge auflistet:

1. Funkwellen - 10 km - 0,1 mm;
2. Infrarotstrahlung - 1 mm - 780 nm;
3. sichtbare Strahlung (Licht) - 780 - 380 nm;
4. ultraviolette Strahlung - 380 - 10 nm;
5. Röntgenstrahlung - 10 - 17 Uhr;
6. harte (Gamma-)Strahlung - weniger als 17 Uhr.

Von der gesamten Liste sind nur die letzten beiden Punkte vollständig ionisierend und teilweise ionisierend - der dritte von unten (UV-Licht). Und nur Gammastrahlung kann die induzierte Strahlung zurücklassen. Die Wellenlänge des elektromagnetischen Feldes eines Mikrowellenherdes beträgt 12 cm. Es ist viel logischer, sich vor dem sichtbaren Licht der Iljitsch-Lampe zu fürchten, deren Ionisierungsfähigkeit um 3 Größenordnungen höher ist als die Strahlung einer Mikrowelle. Aber trotz des Offensichtlichen hat niemand Angst vor Glühbirnen, Mikrowellenherden - fast jedem.

Verändert hochfrequente Strahlung die Eigenschaften von Produkten.

Es besteht die Meinung, dass die Produkte, nachdem sie in der Mikrowelle waren, ihre physikalische Struktur ändern. Manche Verbindungen werden vermeintlich zerstört, andere erscheinen, Ladung, Pol, Grad, Gedächtnis ändern sich - was auch immer. Nach all dieser Schande werden gesunde Lebensmittel zu Gift.

Mikrowellenstrahlung beeinflusst, wie oben erwähnt, polare Moleküle, die Wassermoleküle sind. Heute weiß die Wissenschaft zuverlässig, dass Wasser ein amorpher Körper ist und keine Struktur hat, wenn es nicht gefroren ist. Wie kann sich genau diese Struktur ändern, wenn ein amorpher Körper sie überhaupt nicht hat?

Die Geburt eines solchen Mythos ist höchstwahrscheinlich mit dem Konzept des "strukturierten Wassers" verbunden, das dank aller Arten von Pseudowissenschaften wie Homöopathie und "Geschäftsleute", die "aufladende" Wasserschalen und andere Wunder der Paralleltechnologie verkaufen Welten.

Elektrischer Schock

Wie elektrisch ist das Gerät.

Befürchtungen, dass ein Mikrowellenherd in Bezug auf Stromschläge gefährlich ist, sind grundsätzlich verständlich. Für den Betrieb des Magnetrons ist eine Hochspannungsquelle erforderlich - etwa 4 kV. Fügt man dazu die Leistung einer modernen Mikrowelle hinzu, die ein Kilowatt erreichen kann, dann wird der ganze Horror eines Menschen fernab eines Elektrikers verständlich. Trotzdem benutzt dieselbe Person ganz ruhig einen 1,5-Kilowatt-Staubsauger und einen 2-Kilowatt-Elektroherd.

Erinnern Sie sich an das gewöhnliche CRT-Fernsehen, das uns jahrzehntelang gedient hat und bis heute dient. Beschleunigung der Anodenspannung seine Bildröhre erreicht 30 kV. Dies ist fast eine Größenordnung höher als die Spannung am Magnetron. Wenn Sie die Mikrowelle öffnen, können Sie unter Spannung geraten. Aber beim Fernseher ist die Rückabdeckung immerhin nur vier Schrauben! Denken Sie jetzt: Haben Sie viele Bekannte, die von einem bösen Fernseher einen Stromschlag erlitten haben? Somit unterscheidet sich ein Mikrowellenherd in Bezug auf die elektrische Sicherheit nicht von anderen Haushaltsgeräten.

Ist Mikrowellenstrahlung schädlich für den Körper?.

Ja, Mikrowellenfrequenzen sind für den Menschen schädlich. Aber viele moderne Geräte arbeiten auf der gleichen Frequenz: WLAN-Modem, Handy, Smartphone. Die Arbeit mit ihnen gilt als sicher. Ist Mikrowellenstrahlung schädlich oder harmlos? Schädlich, aber nur, wenn ein bestimmter Wert überschritten wird. Ihr Mobiltelefon sendet, aber die Sendeleistung ist gering. Obwohl Sie es in der Nähe Ihres Tempels aufbewahren, werden regelmäßige Telefonate Ihrer Gesundheit nicht viel schaden. Eine andere Sache ist ein Mikrowellenherd. Die Leistung seines "Senders" erreicht Tausende von Watt.

Aber erstens wird die Strahlung des Magnetrons im Gegensatz zu einem Mobiltelefon nicht in alle Richtungen gelenkt, sondern in die Arbeitskammer. Zweitens, und das ist die Hauptsache, hat die Kamera wie ihre Tür eine spezielle Beschichtung, die verhindert, dass Strahlung den Arbeitsbereich verlässt. Natürlich verzögert die Beschichtung die Mikrowelle nicht um 100 %, aber das ist auch nicht nötig. Sie halten die Mikrowelle nicht wie ein Telefon an Ihre Schläfe und benutzen sie nicht, indem Sie stundenlang die Nase in die Tür stecken. Außerdem nimmt die Mikrowellenintensität proportional zum Quadrat der Entfernung ab.

Was sagen die Zahlen dazu? Wir öffnen medizinische Dokumente, die die maximal zulässige Mikrowellenstrahlung für den Menschen sicher standardisieren und lesen: nicht mehr als 10 μW/cm2. Ist es viel oder wenig? Es ist Zeit, sich das Bild unten anzusehen:

Abhängigkeit der Feldstärke vom Abstand zum Mikrowellenherd.

An der Tür des Mikrowellenherds ist die elektromagnetische Feldstärke ziemlich hoch - 5 mW / cm2. Aber bereits in einem halben Meter Entfernung schwächt es sich um zwei Größenordnungen ab und in einer Entfernung von eineinhalb Metern unter dem maximal zulässigen Niveau um die Hälfte. Wenn Sie also nicht mit eingeschalteter Mikrowelle buchstäblich in einer Umarmung sitzen und sie nicht rund um die Uhr benutzen, dann müssen Sie sich keine Sorgen um Ihre Gesundheit machen. Aber Sie können die Tür öffnen? Es ist möglich, nur das Magnetron schaltet sich sofort aus, da es "narrensicher" geschützt ist. Der gleiche Schutz wird es Ihnen nicht erlauben, Ihre Hand zu stecken (und für manche den Kopf) in ein funktionierendes Gerät, um seine Funktionsfähigkeit "durch Berührung" zu überprüfen.

Sobald Sie die Tür öffnen, unterbricht die Automatik das Magnetron.

Somit ist ein funktionierender Mikrowellenherd, der den in der beigefügten Anleitung ausführlich beschriebenen elementaren Bedienungsregeln unterliegt, für den Menschen absolut ungefährlich.