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Die Mikrowelle. Gruppe: Alina Vekselman, Robert Kaluza, Hans-Walter Kropp Referent: Hans-Walter Kropp. Lehrinhalte. Die Eigenschaften der Mikrowelle basieren auf den elektromagnetischen Schwingungen und Wellen, die Inhalt der 12.Jahrgangsstufe an Gymnasien sind.

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PowerPoint Slideshow about 'Die Mikrowelle' - Rita


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Presentation Transcript
die mikrowelle

Die Mikrowelle

Gruppe: Alina Vekselman, Robert Kaluza, Hans-Walter Kropp

Referent: Hans-Walter Kropp

lehrinhalte
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.
geschichte der mikrowelle
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.
grundlagen 1
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.
grundlagen 2
Grundlagen 2
  • Wasser hat ein Dipolmoment.
  • Wassermoleküle in dem hochfrequenten elektrische Wechselfeld einer elektromagnetischen Welle treten mit dieser in Wechselwirkung.
grundlagen 3
Grundlagen 3
  • Die Kurven der Dielektrizitäts-konstante geben qualitativ die Absorption von Mikrowellen als Funktion der Frequenz an.
  • Eindringtiefe
  • Absorptionskoeffizient
die mikrowelle10
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.
10 grundlegende fragen zur mikrowelle 3
10 grundlegende Fragenzur 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?
versuch 1
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]
moden im garraum
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
vertikale moden
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
versuch 2
Versuch 2
  • Ist die Mikrowelle ein Faradayscher Käfig?
  • Das Handy wird in die Mikrowelle gelegt und angewählt.
versuch 3
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)
versuch 4
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%)
versuch 5
Versuch 5
  • Ein Luftballon ist aufgeblasen.
  • Ein Luftballon mit 5 ml Wasser
  • Beide werden in die Mikrowelle gelegt und diese wird eingeschaltet.
versuch 6
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.
literatur
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] http://www.physik.uni-kassel.de/didaktik/material.htm
  • [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] http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/microwaves/index.html
  • [11] http://www.lsbu.ac.uk/water/index.html