Big Bang HTL 3, Schulbuch

84 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) Damit die Wellen den Ofen nicht verlassen können, ist die Glasfront mit einem Gitter versehen (Abb. 9.12). Dieses wirkt wie ein Faraday-Käfig und schützt davor, dass auch der Koch gekocht wird. Die meisten Mikrowellenherde haben einen Drehteller. Dieser ist günstig, weil sich im Inneren der Herde stehende Wellen ausbilden, die die Speisen sonst sehr un- gleichmäßig erwärmen würden (siehe Abb. 9.13). Experiment: Wirkungsgrade im Vergleich -> S. 83 Experiment: Wie dicht ist ein Mikrowellenherd? Experiment: Siedeverzug mit dem Mirkowellenherd Wie dicht ist ein Mikrowellenherd? Mikrowellengeräte sind rund herum aus Metall und besit- zen in der Tür ein Drahtgitter. Deshalb wirken sie in Summe wie ein Faradaykäfig und lassen die Wellen des Herdes praktisch nicht durch. Ein wenig Strahlung kann aber den Käfig trotzdem passieren. Um das zu belegen, benötigst du einen sehr empfindlichen Mikrowellendetektor: dein Handy ! Handys haben typische Betriebsfrequenzen im Be- reich von 900MHz oder 1,8GHz, das heißt, die Wellenlängen betragen etwa 33 cm bzw. 16,7cm. Sie liegen somit recht nahe an der Betriebsfrequenz von 2,45GHz ( λ = 12,2 cm) der Mikrowelle. Leg ein eingeschaltetes Handy in die Mikrowelle und schließe die Tür. Die Mikrowelle bleibt bei dem Versuch natürlich ausgeschaltet! Versuche nun das Handy mit einem anderen von außen durch eine Nach- richt oder einen Anruf zu erreichen. e Abb. 9.12: Das Gitter in der Tür einer Mikrowelle Abb. 9.13: Die Dipol-Moleküle des Wassers schwingen durch die EM-Wellen einige Milliarden Mal pro Sekunde. Siedeverzug mit dem Mikrowellenherd Mikrowellen erwärmen eine Flüssigkeit direkt ohne Wärme- kontakt mit dem Gefäß. Insofern ist es möglich, Wasser in sehr sauberen Gefäßen ohne Siedekeime auch über die Sie- detemperatur hinaus zu erhitzen. Holt man derart überhitz- tes Wasser aus der Mikrowelle und wirft etwa einen Tee- beutel oder Zucker hinein, werden sofort viele Siedekeime angeboten: Das Wasser kann nahezu explosionsartig sie- den (Achtung!). Wie entfernt man am besten Siedekeime ? In einem norma- len Glas siedet Wasser in der Mikrowelle bei der normalen, zu erwartenden Temperatur. Kleine Bläschen am Boden und an der Wand des Glases machen die Siedekeime sichtbar. Durch vorsichtiges Klopfen können diese Bläschen sich von der Wand lösen. Erneutes Erhitzen desselben Wassers in der Mikrowelle führt schon zu erheblich größeren Blasen. Nach zweimaliger Wiederholung sind meist nur noch wenige Sie- dekeime vorhanden. Nun kann das eigentliche Experiment starten. Das Gefäß mit dem überhitzten Wasser sollte nur mit Schutzhandschuhen angegriffen werden!!! e Zusammenfassung Mikrowellen haben 1mm bis 1m Wellenlänge. Beim Radar nutzt man Reflexion und Doppler-Effekt aus, um Entfernung und Geschwindigkeit von Objekten festzustellen, beim Mikrowellenherd die Dipol-Struktur von Wasser, um die Moleküle zu Schwingungen anzuregen. 9.3 Holzofenpizza und Sonnenbrand Infrarot und Ultraviolett In diesem Abschnitt geht es um jene EM-Wellen, die direkt an das sichtbare Licht angrenzen, nämlich Infrarot und Ultraviolett. Infrarot schließt an den sichtbaren roten Bereich des Lichts an (Abb. 7.3, S. 67). Weil Menschen und deren Augen ver- schieden sind, gibt es abweichende Angaben über diese Grenze, die von 7,5 · 10 –7 m bis 8 · 10 –7 m reichen. Oft wird Infrarot mit Wärmestrahlung gleichgesetzt. Das ist aber nur die halbe Wahrheit und physikalisch gesehen nicht richtig. Z Welche Formen der Wärmeübertragung gibt es? Was versteht man unter dem Gesetz von Stefan und Boltzmann? Wie kommt der Treibhauseffekt zu Stande? Lies nach in Kap. 15, NAWI 1! Umgangssprachlich wird Infrarot immer mit Wär- mestrahlung gleichgesetzt. Warum ist das nicht korrekt? Heiße Speisen und Marathonläufer im Ziel werden in spiegelnde Folien eingepackt, um sie vor dem Ausküh- len zu schützen. Haben so dünne Folien wirklich Sinn? Wenn du dich nahe an eine helle Glühbirne setzt, dann gibt diese pro Fläche mehr Energie an deine Haut ab als die prallste Sonne. Trotzdem wirst du von ihr keinen Sonnenbrand bekommen! Warum? Was versteht man unter dem Ozonloch und was hat es mit UV-Licht zu tun? Wie lautet der Zusammenhang zwischen Photonen- energie und Frequenz? Sieh nach in Kap. 9.1, S. 81. F11 A1 F12 A2 F13 A2 F14 A1 F15 A2 F16 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv