Die Mikrowelle Gruppe: Alina Vekselman, Robert Kaluza, Hans-Walter Kropp Referent: Hans-Walter Kropp.

Präsentation zum Thema: "Die Mikrowelle Gruppe: Alina Vekselman, Robert Kaluza, Hans-Walter Kropp Referent: Hans-Walter Kropp."—  Präsentation transkript:

1 Die Mikrowelle Gruppe: Alina Vekselman, Robert Kaluza, Hans-Walter Kropp Referent: Hans-Walter Kropp

2 Lehrinhalte Die Eigenschaften der Mikrowelle basieren auf den elektromagnetischen Schwingungen und Wellen, die Inhalt der 12.Jahrgangsstufe an Gymnasien sind. Es lassen sich in diesem Kontext verschieden physikalische Inhalte diskutieren. Das Thema ist auch für fächerübergreifenden Unterricht (Biologie, Chemie) interessant.

3 Geschichte der Mikrowelle
Erfinder: Percy Spencer 1950 Patent, „Method of Treating Foodstuff“ Anekdote: Bei Arbeiten mit der Mikrowellentechnik soll ein Schokoladenriegel in der Tasche geschmolzen sein. Erste Versuche mit Popcorn und Eiern.

4 Grundlagen 1 Mikrowellen gehören zu den elektromagnetischen Wellen in dem Wellenlängenbereich von 1 mm bis 100 cm. Dies entspricht einem Frequenzbereich von 300 GHz bis 0,3 GHz. Mikrowellenherde arbeiten bei einer Frequenz von 2,455 GHz, was einer Wellenlänge von 12,2 cm entspricht.

5 Grundlagen 2 Wasser hat ein Dipolmoment.
Wassermoleküle in dem hochfrequenten elektrische Wechselfeld einer elektromagnetischen Welle treten mit dieser in Wechselwirkung.

6 Wechselwirkung 1

7 Wechselwirkung 2

8 Grundlagen 3 Die Kurven der Dielektrizitäts-konstante geben qualitativ die Absorption von Mikrowellen als Funktion der Frequenz an. Eindringtiefe Absorptionskoeffizient

9 Grundlagen 4

10 Die Mikrowelle Das Herzstück eines Mikrowellenherdes ist das Magnetron zur Erzeugung der Mikrowellen. Die Mikrowellen werden vom Magnetron entweder an der Oberseite oder seitlich eingestrahlt Der Innenraum besteht aus metallischen Wänden. Die Glastür ist mit einem Metallgitter versehen, und die Glühlampe der Innenbeleuchtung befindet sich hinter einem Drahtgitter.

11 10 grundlegende Fragen zur Mikrowelle[3]:
Physikalisch-technische Aspekte Was sind Mikrowellen Wie werden Mikrowellen erzeugt? Wozu dient das Metallgitter an der Tür eines Mikrowellengeräts? Phänomene Warum werden manche Lebensmittel im Mikrowellengerät heiß, andere aber nicht? Warum bleibt Tiefkühlkost an einigen Stellen gefroren, während andere Stellen sehr heiß werden? Warum wird Fleisch im Mikrowellengerät nicht knusprig braun? Warum kann ein Mikrowellengerät Speisen so schnell erhitzen? Gesellschaftliche und gesundheitliche Aspekte Ist ein Mikrowellengerät energiesparender als ein Herd? Ist Nahrung aus dem Mikrowellengerät ungesund? Ist es gefährlich, sich in der Nähe eines Mikrowellengeräts aufzuhalten?

12 Versuch 1 Thermopapier wird mit Wasser befeuchtet und in die Mikrowelle gelegt und die Mikrowelle für je 15s angeschaltet. Thermopapier auf dem Boden. Thermopapier auf kleine Bechergläser Thermopapier auf große Bechergläser Erst Temperaturen oberhalb von 60 bis 80°C lösen eine Verfärbung des Papiers aus.[2]

13 Moden im Garraum Nachweis der Moden mit reinem Wasser-
film und IR-Kamera. Alle Aufnahmen wurden nach jeweils 15s Erwärmung mit 800W Heizleistung gemacht. Boden 3,5cm Höhe 8,0cm Höhe

14 Vertikale Moden Ein schlanker, hoher Glaszylinder voll Wasser zeigt, wie unregelmäßig die Moden auf der vertikalen Achse verteilt sind. Vor dem Heizen Nach 30s mit 800W Heizleistung

15 Versuch 2 Ist die Mikrowelle ein Faradayscher Käfig?
Das Handy wird in die Mikrowelle gelegt und angewählt.

16 Versuch 3 Verschiedene Flüssigkeiten werden erhitzt.
Jedes Becherglas enthält 50 ml Flüssigkeit und wird 30s erhitzt. Die Temperatur wird gemessen. Wasser Wasser in Alu-Folie Glycerin (Propan-1,2,3-triol) Sonnenblumenöl (ca. 65% Linolsäure)

17 Versuch 4 Jedes Becherglas enthält 50g Magarine und wird bis zum Verflüssigen erhitzt. Die Zeit wird gemessen. Halbfette Margarine (Fettgehalt 39%) Normale Margarine (Fettgehalt 75%) Palmin-Pfanzenfett (Fettgehalt 100%)

18 Versuch 5 Ein Luftballon ist aufgeblasen.
Ein Luftballon mit 5 ml Wasser Beide werden in die Mikrowelle gelegt und diese wird eingeschaltet.

19 Versuch 6 Mikrowellen-Absorption von Wasser und Eis:In einer kleinen Kaverne in einem Eisblock erhitzt sich flüssiges Wasser sehr schnell, während der „Kochtopf aus Eis“ kaum anschmilzt.

20 Dieelektrizitätskonstanten verschiedener Speisen

21 Literatur [1] K.-P. Möllmann, M. Vollmer, Physik in unserer Zeit, 2004, 35(1), 36-44 [2] D. Karstädt, K.-P. Möllmann, M. Vollmer, Physik in unserer Zeit, 2004, 35(2), 90-96 [3] R. Berger, PdN-Ph, 2002, 2/51, 9-17 [4] R. Berger, PdN-PhiS, 2007, 5-11 [5] [6] I. Kaufmann, P. Menzel, 2007, 2/56, 31-34 [7] A. Lühken, Unterricht Chemie, 2007, 100/101, 88-91 [8] A. Lühken, H. J. Bader, Unterricht Chemie, 2002, 72, 30-32 [9] de.wikipedia.org [10] [11]