Der Schokoriegel, der an einer Radarröhre schmolz
Ein Magnetron ist eine Röhre, die starke Radiowellen mit Zentimeterwellenlänge erzeugt. In Großbritannien wurde sie 1940 zur Einsatzreife gebracht, damit Radar in ein Flugzeug passte, und danach wurden solche Röhren zu Tausenden hergestellt. Dass es in der Nähe eingeschalteter Anlagen warm wird, wussten viele. Der Raytheon-Ingenieur Percy Spencer war derjenige, der nicht einfach weiterging: Nach Darstellung des Unternehmens blieb er an einem laufenden Magnetron stehen und fand einen zerflossenen Schokoriegel in seiner Tasche.
Dann legte er Maiskörner daneben und bekam Popcorn. Danach kam ein Ei an die Reihe - angeblich platzte es. Der Patentantrag wurde im Herbst 1945 eingereicht, und 1947 kam der erste Radarange-Ofen auf den Markt: etwa 340 Kilogramm schwer und wassergekühlt. Er wurde nicht in Küchen aufgestellt, sondern in Restaurants, auf Schiffen und in Zügen.
- Radar
- Magnetron
- Schokoriegel
- Ofen
Modelle für den Hausgebrauch hatte man schon früher ausprobiert, aber zum normalen Küchengerät wurde der Ofen erst nach 1967, als Röhre und Kühlung auf die Größe einer Arbeitsplatte verkleinert wurden. Zwischen dem geschmolzenen Schokoriegel und der Küche lagen mehr als 20 Jahre - nicht, weil man die Idee nicht verstanden hätte, sondern weil man sie erst verkleinern musste.
Warum das Essen heiß wird, aber der Teller kühl bleibt
Ein Wassermolekül ist ein Dipol: Es hat ein positives und ein negatives Ende. Das Feld im Garraum schwingt 2,45 Milliarden Mal pro Sekunde, die Moleküle drehen sich mit und stoßen an ihre Nachbarn. Dieses Stoßen ist die Erwärmung. Glas, Porzellan und die meisten Kunststoffe können sich nicht auf diese Weise drehen und werden deshalb nur durch das Essen selbst warm.
Die Welle dringt nur wenige Zentimeter tief in das Lebensmittel ein. Dahinter wandert die Wärme durch gewöhnliche Wärmeleitung - von außen nach innen, nicht umgekehrt. Daher bleibt die Mitte eines großen Stücks kalt, und deshalb gibt es den Drehteller: Ohne ihn bleiben im Garraum Stellen, die die Welle kaum erreicht.
Die Frequenz von 2,45 Gigahertz wurde gewählt, weil sie der Resonanz von Wasser entspricht: Bei ihr erwärmt sich Wasser am besten.
Eher im Gegenteil. Das Absorptionsmaximum von flüssigem Wasser liegt bei einer deutlich höheren Frequenz, und dort würde die Welle bereits in den ersten Millimetern des Lebensmittels absorbiert und nur die Kruste erwärmen. 2,45 Gigahertz ist eine für Haushaltsgeräte zugelassene Frequenz abseits des Maximums, bei der die Welle in das Innere eindringen kann.
Das Magnetron in einer modernen Mikrowelle ist ein direkter Verwandter der Radarröhre. Es ist kleiner und billiger geworden, aber das Prinzip hat sich nicht verändert: dieselbe Kathode, dieselben Resonatoren, dieselbe Zentimeterwelle. Ein militärisches Gerät zog einfach in die Küche um.
Und fiel nicht mehr auf. In der US-Wohnungsbefragung von 2020 fand sich in fast jedem Haushalt eine Mikrowelle - sie ist weiter verbreitet als eine Spülmaschine.
US-Haushalte mit Mikrowelle, 2020
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Quellen
- Percy Spencers Patent „Method of treating foodstuffs“ (eingereicht 1945, erteilt 1950)
- Geschichte der Radarange-Öfen von Raytheon
- Übersichtsarbeiten zur dielektrischen Erwärmung bei 2,45 GHz
- US Residential Energy Consumption Survey (RECS) 2020