in

WTFWTF

Jak funguje mikrovlnná trouba. A proč v mikrovlnce nesušit kočku

Historie vývoje. Princip oscilace magnetronu. Vliv mikrovlnného ohřevu na potraviny. Vliv na živé organismy, na člověka.

Mikrovlnná trouba se stala nedílnou součástí našich životů. Většina z nás ji používá denně k ohřevu jídla, vaření, nebo výrobě popcornu. Málokdy se ale pozastavíme nad tím, jak vlastně funguje. Tedy pokud se zrovna nenecháme ovlivnit a vystrašit zprávami o škodlivosti mikrovlnného záření.

Zmíněné záření je generováno oscilací magnetronu-speciální elektronky. Tuto funkci jako první v roce 1924 popsal český vědec Augustin Žáček, profesor University Karlovy. První jednoduché dvoupólové magnetrony však byly vyrobeny až Albertem Hullem ve firmě General Electric roku 1920. Vývoji pomohli Britové v druhé světové válce díky vynálezu radaru. Oscilující magnetron se totiž stal součástí vojenských radarů, které vysílaly mikrovlnné radarové záření.

V obdobích válek často dochází k novým objevům nebo skokovým vylepšením. Totéž se stalo v americké společnosti Raytheon, která ve velkém vyráběla součástky pro radary. Jednomu z inženýrů, konktrétně to byl Percy Spencer, se při práci s magnetronem roztopila v kapse čokoláda, kterou měl v plášti schovanou. K budoucímu ohřevu tak stačilo již jen začít experimentovat. Po skončení války Percy Spencer svůj vynález představil veřejnosti a firma Raytheon, která ho v té době zaměstnávala, si ho nechala patentovat.

V říjnu 1945 byla světu představena první mikrovlnná trouba, která si vysloužila přezdívku Radar range (dosah radaru). O dva roky později si americké hospodyňky mohly koupit první mikrovlnku vážící skoro 350 kg, vysokou 1,8 metru a s cenou kolem 3 000 dolarů. Vzhledem k velikosti a ceně se první mikrovlnné trouby používaly prakticky jen v restauracích, jídelních vagonech nebo zaoceánských parních pro ohřev velkého množství jídla.

Mikrovlnka, jak ji známe dnes:

Zdroj: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Microwave.750pix.jpg

Amerika jásala a firma vycítila příležitost masové výroby. To ale znamenalo nutnost zmenšení objemu a snížen ceny. Roku 1955 tak vznikla mikrovlnka, která už měla rozměry běžného sporáku a byla vestavná do kuchyňské linky. Díky japonskému vývoji menších magnetronů se v roce 1967 konečně objevil spotřebič Amana Radarange, který bylo možné postavit na kuchyňskou linku.

V 60. letech se na veřejnost dostaly první zprávy o tom, že mikrovlny mohou mít vliv na lidské zdraví. V Americe se rozjel výzkum s cílem rychle potvrdit nebo vyvrátit tyto zprávy. Výsledkem bylo, že mikrovlnné záření opravdu ze spotřebičů uniká. Následně byly vytvořeny federální standardy, které tento nedostatek vyřešily v roce 1971.

60. léta se v Americe stala obdobím rychlého životního stylu, z žen se stávaly „supermatky“, které stihly práci i domácnost, a ještě musely dobře vypadat. Mikrovlnky se staly symbolem této doby a nezbytnými pomocnicemi v domácnosti. Začaly ohřívat, vařit, sušit a vyrábět miliony popcornů denně.

Do roku 1976 už byla mikrovlnka součástí 60 % amerických domácností. 

V roce 1979, tedy 8 let po zavedení limitů v USA, zakázal Sovětský svaz mikrovlnky, údajně z obavy o zdraví svých občanů. Po pádu železné opony se masově mikrovlnky rozšířily i v postkomunistických zemích.

Konstrukce a princip

Základem každé mikrovlnky je magnetron, jehož princip popsal profesor Žáček v roce 1924 a je velmi jednoduchý. Vypadá jako železná kostka s délkou strany 10 cm, která umí přeměnit elektrickou energii na mikrovlny o frekvenci 2450MHz.

Magnetron je v podstatě elektronka, která je schopná generovat elektromagnetické vlnění v oblasti mikrovln. V této elektronce neputují elektrony od katody k anodě, jako v klasické diodě, ale díky vnějšímu magnetickému poli dochází k zakřivení dráhy pohybu a elektrony jsou navedeny na kruhovou dráhu. Tím celý systém začne rezonovat a vzniká elektromagnetická energie, kterou je možné nasměrovat do vlnovodu, koaxiálu nebo antény. V případě mikrovlnné trouby je energie vedena přímo do prostoru určeného na ohřev jídla.

Vnitřní konstrukce magnetronu, zdroj obrázku: https://cs.wikipedia.org/wiki/Magnetron

Základem současného magnetronu je vakuová trubice s rezonančními komorami, ve které je uvnitř na jedné straně žhavicí katoda a na druhé straně vlnovod, který směruje mikrovlny do určitého směru. Celá trubice je obklopena velmi silným permanentním magnetem ve tvaru prstence.

Magnetron je tvořen vlnovodem, blokem anod, vakuovou trubicí, která obsahuje katodu, keramikou, jež odděluje vakuum od vlnovodu, prstencovým permanentním magnetem, kondenzátorem a samozřejmě také chlazením ať už vzduchem nebo kapalinou.

Žhavicí napětí, které dosahuje řádově jen několika voltů (3V) je přiváděno na katodu, zatímco na anodu magnetronu je přiváděno napětí mnohonásobně vyšší – v řádech kilovoltů (2100V). Dalšími důležitými součástkami, bez kterých by magnetron nebyl schopen funkce, jsou vysokonapěťová dioda, vysokonapěťový transformátor a vysokonapěťový kondenzátor.

Emise elektronů, které vycházejí z katody je přitahována k anodě. Silné magnetické pole  nedovolí elektronům přesun od katody k anodě nejkratší cestou, ale mění jejich dráhu na kruhovou. Vzniklý proud elektronů pak indukuje v rezonančních komorách kmity o vysokých frekvencích, a ty jsou následně odváděny vlnovodem.

Mikrovlnná trouba je pak prostor s kovovými stěnami, do kterého je směrováno záření. Díky kovovým stěnám se nedostane ven a rozptýlí se uvnitř. U prvních mikrovlnek byla kovová dokonce i dvířka. Pro možnost vizuální kontroly ohřevu se začaly používat dvířka průhledná, která ale obsahují kovovou mřížku. Velikost mezer v kovové mřížce je mnohem menší než vlnová délka mikrovlnného záření, takže nedochází k úniku ven. Při svém šíření uvnitř prostoru se mikrovlnné záření skládá, a tím vznikají místa, kde je vyšší nebo naopak nižší intenzita záření. Aby tímto nedocházelo k nerovnoměrnému ohřevu, jsou mikrovlnky vybaveny míchadlem vln-otáčející se kovová tyč nebo otočný talíř.

Podstata ohřevu

Mikrovlnné záření způsobuje rotační pohyb molekul, které se snaží otočit do co nejvhodnější energetické pozice. Při rotačním pohybu dochází ke kolizím a tření mezi sousedními molekulami a tím vzniká teplo. Toto nejlépe funguje u molekuly vody. Ohřát tedy v mikrovlnce můžeme prakticky cokoliv, ale doba ohřevu závisí na materiálu.

Výhodou mikrovln je, že se prohřívají v celém objemu, zatímco u klasického ohřevu dochází k přenosu tepla od vnějšku směrem dovnitř.

Proč tedy nevytáhneme jídlo z mikrovlnky všude stejně teplé? Je to dáno tím, že jídlo je nehomogenní, skládá se tedy z různých materiálů o různé hustotě. Některé složky jídla mikrovlny vstřebávají, jiné jen částečně a částečně je zase propouští.

Účinky na živé organismy aneb Proč nesušit kočku v mikrovlnce

Trochu odlehčení a černý humor.

Při vystavení živé tkáně účinkům mikrovlnného záření dochází v ní ke vzniku tepla důsledkem rozkmitání molekul vody. Vzhledem k tomu, že například člověk obsahuje cca 70 % vody, je ohřev rychlý a efektivní.

Prvním z postižených orgánů je oko, protože sklivec obsahuje 98 % vody. Ztráta či omezení zraku je tedy prvním projevem. Následují vnitřní orgány, které jsou bohaté na vodu, svalstvo a popálení kůže. V poslední fázi dochází k celkové destrukci tkání.

Vzhledem k tomu, že v mikrovlnce je možné nejen ohřívat nebo vařit, ale také třeba sušit, tak si lidé rychle zvykli na rychlost a výkonnost mikrovlnky, která je navíc hned po ruce… A brzy se našel domácí kutil (ka), kterého napadlo v mikrovlnné troubě usušit zmoklou kočku nebo právě vykoupaného psa. Důsledkem bylo uvaření zvířete zaživa, což bylo doprovázeno obrovskými bolestmi. Navíc, pach spálené srsti a masa donutí kutila vypnout mikrovlnku dříve, než zvíře exploduje. Po vytažení sice má nejspíše srst suchou, jako domácí mazlíček je však už úplně nepoužitelné.

Foto kuchyně, zdroj: https://pixabay.com/cs/photos/kuchyn%C4%9B-interi%C3%A9r-dom%C3%A1c%C3%AD-d%C5%AFm-b%C3%ADl%C3%A1-3496594/

What do you think?

1 point
Upvote Downvote

Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Loading…

0

Comments

0 comments

Prvky čtvrté skupiny periodického systému. Co o nich víme a jak s nimi pracujeme

Co je to pyrolýza a jak ji lze využít