Artikels

Zo werkt je microgolf

En hoe werkt zo'n apparaat eigenlijk? We vragen het aan onze prof. W. Talles

Prof. W. Talles, hoe komt het dat voedsel in een microgolfoven opwarmt zonder dat het bord of de schaal warm wordt? Dat is helemaal niet hoe een gewone oven werkt!

Goed opgemerkt! Microgolfovens maken alleen vloeibaar water warm. De meeste voedingsmiddelen, zelfs "droge" voeding, bevatwater.

Dus alleen het voedsel wordt warm?

Ja en nee. Andere zaken kunnen ook warm worden omdat ze contact maken met het hete voedsel.

U heeft niet gezegd waarom precies het water warm wordt. Wat is er zo speciaal aan water?

De microgolfoven wekt elektromagnetische golven (de microgolven) op en die doen water bewegen. Die beweging zorgt voor wrijving en de wrijving zorgt voor warmte.

WAT DOEN MICROGOLVEN MET WATER.

Er is nog heel wat dat nog niet verklaard is. Hoe beweegt water bijvoorbeeld als je het in een microgolfoven zet?

Weer een zeer goeie vraag! De microgolven doen de watermoleculen draaien.

Draaien?

Elke individuele molecule van het water draait. En elk watermolecule gedraagt zich als iets wat je al kent: een kompas en een magneet. De magneet doet de kompasnaald draaien, dat weet ik. Maar wat heeft dat nu met water te maken? Water is toch geen kompasnaald?

We kunnen nu met een watermolecule hetzelfde doen als met een kompasnaald. Maar in plaats van magnetische krachten gebruiken we elektrische krachten. Daarom moeten we de magneet vervangen door een elektrische lading.

En dat ding dat op Mickey Mouse lijkt is water?

Ja. Dat "ding" stelt een watermolecule voor: H2O. Het grote atoom is een zuurstofatoom (O) en de twee kleintjes zijn waterstofatomen (H). Vandaar dat we water noteren als H2O.

De watermoleculen draaien dus op dezelfde manier als een kompasnaald dat doet. Waarom eigenlijk?

De elektrische kracht trekt aan het watermolecule zodat het gaat draaien als je er een negatieve lading in de buurt brengt.

Draagt een watermolecule dan ook negatieve ladingen?

Ja, een watermolecule heeft een positief geladen kant en een negatief geladen kant (net zoals een kompasnaald een noordpool en een zuidpool heeft). We weten dat gelijksoortige ladingen elkaar afstoten en ongelijksoortige elkaar aantrekken, dus als een negatieve lading in de buurt van een watermolecule gebracht wordt, dan werkt de elektrische kracht op beide kanten. Als krachten op een dergelijke manier op iets werken dan gebeurt hetzelfde als bij het stuur van een auto.

Eén kant duwt, de andere kant trekt en daarom draait het stuur!

Inderdaad.

MICROGOLVEN OEFENEN ELEKTRISCHE KRACHTEN UIT OP WATER

Ik begrijp nu dat een lading een watermolecule kan laten draaien maar wat heeft dat nu te maken met microgolven?

Microgolven, net als andere soorten elektromagnetische straling, bestaan uit elektrische krachtvelden. Ze kunnen dus dezelfde krachten uitoefenen als elektrische ladingen.

Maar ik dacht dat je een lading moest bewegen om een watermolecule aan het draaien te krijgen?

Door het bewegen van die lading verander je de elektrische kracht op water. Bij microgolven verandert die elektrische kracht automatisch. De kracht wordt groter, kleiner, draait om en wordt weer groter, kleiner en draait weer om. En dit alles gebeurt 2450 miljoen keer per seconde! Daarom zeggen we dat de microgolven in een oven een frequentie van 2450 MHz hebben.

Als ik het vermogen van de oven hoger instel, gaan dan de watermoleculen heviger draaien omdat de elektrische krachten sterker worden?

Ja, dat is zo.

WATER EN WRIJVING

Kunnen die draaiende watermoleculen zomaar ongehinderd bewegen?

Nee hoor! Herinner je je wat we gezegd hebben over beweging die wrijving veroorzaakt en dat wrijving uiteindelijk tot warmte leidt?

Ik denk het.

Wel, het opwarmen van je voedsel in een microgolfoven is uiteindelijk het effect van wrijving. De draaibeweging van de watermoleculen wordt vertraagd en dit noemen we wrijving. De watermoleculen verliezen dus bewegingsenergie en die wordt dan omgezet in warmte-energie.

Waar komt die wrijving dan vandaan?

Denken we even terug aan het kompas. Daar is er wrijving tussen het punt waar de naald is vastgemaakt en de rest van het kompas. Soms vullen ze een kompas met olie, die de beweging van de naald ook dempt.

En voor water?

De wrijving komt van de andere moleculen. In een vloeistof zijn de watermoleculen vrij om tegen alles aan te botsen. En in een vloeistof valt er heel wat te botsen als je weet hoeveel miljarden deeltjes er in zitten.

WATERDAMP EN IJS

Hoe zit het dan met waterdamp en ijs?

Zowel in vloeibaar water als in waterdamp zijn de deeltjes vrij om rond te bewegen. Nochtans is de dichtheid van een gas veel kleiner dan die van een vloeistof. Dit komt er op neer dat gasdeeltjes gemiddeld veel verder van hun buren zitten dan vloeistofdeeltjes. Daarom zal waterdamp in je microgolfoven nauwelijks opwarmen want de moleculen voelen elkaars aanwezigheid bijna niet en dus is er weinig wrijving.

Dat is dus de reden waarom de lucht in een microgolfoven niet heet wordt! Betekent dat dan ook dat ijs daar heel snel warm wordt? Vaste stoffen hebben immers een grotere dichtheid dan vloeistoffen.

Dat is waar maar je vergeet één ding. De kristalstructuur van water houdt alle moleculen op hun plaats zodat ze heel moeilijk kunnen bewegen en zeker niet zomaar kunnen gaan ronddraaien. En geen beweging betekent …

… geen wrijving. En geen wrijving betekent geen opwarming. Dat snap ik maar toch kan ik een bevroren loempia in de microgolfoven opwarmen. Hoe komt dat dan?

Wel, microgolfovens kunnen bevroren voedsel vaak niet goed opwarmen. Je hebt vloeibaar water nodig om opwarming te kunnen hebben. Uiteindelijk zal de buitenkant van je bevroren voedsel wel smelten en dat vloeibare water kan je dan gebruiken om de rest van het voedsel op te warmen. De ontdooistand van de oven is speciaal gemaakt om dit te doen.

Ik heb altijd gedacht dat dat gewoon een stand met een laag vermogen was.

Niet helemaal. 't Is niet helemaal een laag vermogen. Die speciale stand zorgt ervoor dat de oven microgolfpulsen geeft. De microgolven worden dus heel snel beurtelings aan en uit gezet. Meestal is er wel wat vloeibaar water aan het oppervlak van ijs. Microgolfpulsen warmen dit water op en geven de warmte de tijd om zich door het voedsel te verspreiden alvorens een verdere opwarming gebeurt.

Maar hoe komt het dat "gemicrogolfd" voedsel binnenin soms gloeiend heet is terwijl de buitenkant nog lauw is?

Microgolven dringen door het oppervlak van je voedsel heen en geven hun energie voornamelijk af op een diepte van drie centimeter. De warmte die daar ontstaat gaat zich dan langzaam over de rest van het voedsel verspreiden.

Nog één laatste vraagje professor. Is het waar dat microgolven slecht zijn voor je gezondheid?

Niet alle wetenschappers zijn het hier over eens. Sommige wetenschappers beweren dat deze manier van voedsel opwarmen kanker zou verwekken of epileptishe aanvallen zou uitlokken en het verteringsstelsel in de war brengen. Maar er zijn ook wetenschappers die beweren dat als je de microgolf gebruikt hoe het moet er geen gevaar zou zijn. dus niet vb. de deur gaan openen als de microgolf nog aan staat.