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Versuche mit der Mikrowelle

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Normalerweise wird in der Mikrowelle Nahrung warm gemacht. Das funktioniert weil Wasser Milkrowellen absorbiert und sich dabei erwärmt. Aber auch andere Stoffe erwärmen sich in der Mikrowelle. Um hohe Temperaturen zu erzeugen müssen diese Stoffe (Suszeptor) auch hohe Temperaturen vertragen können ohne zu verbrennen.
Gut geeignet ist Kohlenstoff (in Form von Graphit oder Aktivkohle), Siliciumcarbid (SiC) oder Borcarbid (B₄C).

Zu diesm Thema gibt es eine sehr schöne Dissertation von Armin Lühken.

Ultraschall und Mikrowellenstrahlung im Chemieunterricht

Für einen Vorversuch habe ich Graphit, Aktivkohle und Siliciumcarbid (v.l.n.r) in Porzellantiegel gefüllt und in eine Mikrowelle ( Moulinex FM 2915 mit 750 W) gestellt.

Das nächste Bild wurde nach 3 min bei 750 W durch die geschlossene Tür aufgenommen. Graphit glüht am schnellsten, gefolgt von der Aktivkohle. Beim Siliciumcarbid dauert es am längsten.

Nach 6 min habe ich den Versuch abgebrochen. Das Siliciumcarbid glüht am längsten nach.

Beim Graphit und beim Siliciumcarbid sieht man keine Veränderungen, Die Aktivkohle ist oberflächlich etwas verbrannt.

Beim nächsten Versuch habe ich probiert Kupfer zu schmelzen. Als Suszeptor habe ich Siliciumcarbid verwendet und den Zwischenraum zweier Porzellantiegel damit gefüllt. Der Tontopf dient nur zur Isolierung.

Nach 10 min bei 750 W habe ich den Versuch abgebrochen.

Die Kupferspäne sind nur teilweise zusammengeschmolzen. Der Schmelzpunkt von Kupfer (1084 °C) wurde nicht erreicht.

Die Moulinex FM 2915 arbeitet ohne Drehteller. Um die Energieverteilung zu überprüfen habe ich den Innenraum mit Thermopapier ausgelegt. Das angefeuchtete Papier wurde getrocknet ohne sich zu verfärben. Das gesamte Papier wurde daher mit Siliciumcarbid bestreut. Leider fängt das Papier partiell an zu brennen. Die Energieverteilung ist sehr ungleichmäßig.

Um Wärmeverluste zu vermeiden habe ich den Tiegel in einen Block aus Gasbeton (Yton) eingegettet. Die Aushöhlung wurde mit Feuerzement ausgekleidet. In die Aushöhlung wurde der Porzellantiegel gestellt, der Zwischenraum wurde mit einem Gemisch aus Graphit und Siliciumcarbid gefüllt. Als Deckel diente ein Blumentopf Tonuntersetzer.

Aus diesmal ist es nicht gelungen das Kupfer zu schmelzen. Die Isolierung mit Gasbeton funktioniert aber gut, man kann den Block mit Lederhandschuhen gut anfassen.

Da es mit Kupfer nicht funktioniert hat habe ich es mit Aluminium probiert. Der Schmelzpunkt von Aluminium (660 °C) ist deutlich niedriger.

Das flüssige Aluminmium habe ich auf eine Stahlplatte gegossen.

Zum Schluß noch ein paar Bezugsquellen für nützliches Zubehör.

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