Wat is er aan de hand: Metaal in de microgolfoven ontploft, of niet?

Uw magnetron: Hij warmt je restjes op, popt je popcorn en maakt je oude koffie iets minder erg. De kans is groot dat u hem niet meer zo vaak gebruikt als vroeger.

Maar als er één ding is dat we allemaal weten, dan is het wel dat je nooit en te nimmer metaal in je magnetron moet stoppen. Omdat het zeker zal ontploffen, net als in de clip hierboven uit de film American Hustle. Behalve dat die scene verkeerd is. Weet je nog die ene keer dat je een lepel in de kom liet zitten die je in de magnetron stak en alles was in orde? Of die keer dat je een Hot Pocket opwarmde en je afvroeg hoe het zat met de metalen voering in de verpakking?

What’s Up With ThatElke week leggen we de wetenschap uit achter een vreemd fenomeen waarover je je misschien afvraagt of dat je hier voor het eerst hoort. Als je iets hebt gezien of gehoord dat we voor je moeten uitleggen, stuur ons dan een e-mail.

Bier in een hete pan glijdt rond als een luchthockeypuck

Het mysterieuze effect dat heet water sneller doet bevriezen dan koudMicrogolfovens koken voedsel met behulp van (wat anders) microgolfstraling. Kort na de Tweede Wereldoorlog ontdekte Percy Spencer, een ingenieur bij Raytheon, bij toeval dat de straal microgolven afkomstig van een actieve radar de Mr. Goodbar in zijn zak had doen smelten. Spencer bevestigde dat het de microgolven waren die verantwoordelijk waren voor zijn chocoladeprut door wat popcorn te laten knallen en een ei te laten ontploffen in het gezicht van een andere wetenschapper. Raytheon patenteerde en bouwde de eerste microgolfovens, die zo groot en duur waren dat ze alleen op militaire schepen werden gebruikt. Maar in de jaren zeventig was de technologie klein en goedkoop genoeg geworden voor veel mensen om keukenmodellen te kopen.

In de metalen doos van je magnetron zit een apparaat dat een magnetron wordt genoemd en ondanks de geweldige naam is het niet zo eenvoudig om te begrijpen hoe dit ding werkt. De magnetron begint met het vrijgeven van elektronen uit een negatief geladen staaf, de kathode. Deze elektronen gaan naar een kamer gevuld met elektrische en magnetische velden, die de elektronen afbuigen en hen dwingen rondjes te draaien. Terwijl de elektronen zich verplaatsen, botsen zij tegen de positief geladen wanden van de kamer, waarin speciale holten zijn ingebouwd. De elektronen vliegen over de holten, waardoor elektrische energie vrijkomt en de holten gaan resoneren op een bepaalde frequentie die elektromagnetische golven in het microgolfbereik produceert.

Deze microgolven worden naar de hoofdkast van uw magnetron gestuurd, waar ze tussen de wanden heen en weer kaatsen. Als u iets in de microgolfoven plaatst, kan het de microgolfstraling absorberen. Bepaalde stoffen – met name water, vetten en andere organische polymeren – zijn toevallig erg goed in het absorberen van microgolfstraling. Watermoleculen doen dit door als kleine magneetjes te werken (elk molecuul heeft een lichte negatieve lading op zijn zuurstofatoom en een positieve lading op zijn waterstofatomen). Terwijl de microgolfstralen in de oven heen en weer scheren, trekken zij de watermoleculen aan en dwingen hen zeer snel te gaan trillen. Deze trilling wordt omgezet in warmte, waardoor uw maaltijd opwarmt.

Dus zo wordt uw maaltijd in de magnetron bereid. Maar hoe zit het met metalen? Op microscopisch niveau bestaan de meeste metalen uit een raster van atomen met een aantal elektronen die vrij tussen hen in zweven. De microgolfstraling zal al deze elektronen aantrekken en heen en weer trekken, en dit genereert warmte in het metaal. Een groot vel zeer dun metaal, zoals een groot stuk aluminiumfolie, kan in feite zeer snel opwarmen, en zo heet worden dat het de microgolfoven kan beginnen te verbranden. Doe dat dus niet.

Maar het echte gevaar komt van metaal met knikken of dode uiteinden erin. Dat komt doordat de elektronen die heen en weer worden geschud, andere elektronen tegenkomen. Hierdoor kunnen geconcentreerde plekken van negatieve lading ontstaan. Elektronen worden van nature afgestoten uit gebieden waar te veel lading is. Als deze negatieve plekken zich toevallig bevinden op een plaats waar ze in de buurt van lucht zijn, zoals in de tanden van een vork of een knik in verfrommeld aluminiumfolie, zullen de elektronen wegspringen, een vonk creëren en de luchtmoleculen ioniseren tot een plasma. Bijzonder geweldige natuurkundeleraren op middelbare scholen demonstreren dit effect in de klas door een CD in de magnetron te stoppen en te kijken hoe de vonken eraf vliegen. De vonken zelf zullen waarschijnlijk geen brand veroorzaken, maar als ze iets ontvlambaars raken, zoals waspapier dat je ook in de magnetron stopt, kan dat leiden tot een situatie waarin je naar de brandblusser rent.

Er zijn enkele situaties waarin metaal in de magnetron niet al te gevaarlijk zal zijn. Dik metaal warmt langzaam op. Als het geen scherpe randen heeft, is het niet waarschijnlijk dat het vonken en brand veroorzaakt, wat de reden is waarom sommige magnetrons een metalen rekje hebben dat je er zonder problemen in kunt plaatsen. De metalen bekleding van een Hot Pocket huls is ook glad genoeg om vonken te voorkomen, in plaats daarvan wordt het verwarmd en genereert infrarode straling die de buitenkant van het voedsel knapperig maakt. En als de tanden van de vork die je per ongeluk in de magnetron steekt onder wat voedsel begraven zijn, neemt de kans op vonken af.

Niet alle metaal veroorzaakt problemen, maar één onverwacht ding dat in je magnetron kan ontploffen is een druif (als die op de juiste manier is bereid, zoals in de video hieronder). Als je deze kleine vrucht doormidden snijdt en de helften met de schil verbindt, is hij ongeveer even groot als een enkele golf microgolven. Door hun grootte en bolvorm zijn de druifhelften in staat de microgolfenergie tussen hen te concentreren. De druiven worden warm, waarbij stoom vrijkomt precies op het punt waar de microgolfstralen het meest energetisch zijn. De stoom verandert in een plasma (een gas van hoge temperatuur waarin de moleculen worden geïoniseerd). Binnen enkele seconden zal de druif hierdoor in vlammen uitbarsten. Dit is geen experiment om lichtvaardig op te vatten! De twee druivenhelften kunnen je magnetron ruïneren.

Dus, zolang het metaal dat je in de magnetron stopt dik, glad, niet in de buurt van iets brandbaars en bij voorkeur begraven in voedsel (maar geen druiven) is, zal alles waarschijnlijk in orde komen. Maar echt, het beste idee is nog steeds om nooit metaal in de magnetron te stoppen.

Video’s: 1) Sony Pictures Entertainment/Youtube. 2) Ryan Shipman/Youtube