Wat wordt als eerste heet in een keukenmagnetron?

Wekelijks zoekt de redactie wetenschap het antwoord op een veelgestelde vraag. Vandaag: waar werkt magnetronstraling eigenlijk op in?

Ruim een derde van de Nederlanders bereidt een kerstdiner op het gourmetstel, wist AH als resultaat uit een enquête te halen. Maar op de achtergrond is de magnetron een gewaardeerd hulpmiddel in de hectiek van de kerstkeuken.

Hoe werkt die eigenlijk? Er zijn misverstanden over. Op veel websites die pretenderen de magnetronopwarming uit te leggen staat dat de magnetronstraling zijn energie speciaal aan water afgeeft. Lees bijvoorbeeld de auteur die schrijft dat alle producten die water bevatten opgewarmd kunnen worden in de magnetron. En die dan verder gaat met: „Maar er zijn natuurlijk wel meer stoffen die net als water die eigenschap hebben, alleen zijn die meestal niet geschikt voor consumptie, daarom wordt er gezegd: als ergens water inzit kun je het opwarmen in de magnetron.” Dat is het antwoord op de vraag van iemand die op startpagina.nl een geavanceerde uitleg wil over het opwarmingsmechanisme van de magnetron. Dat antwoord staat als ‘beste antwoord’ aangewezen.

In zijn algemeenheid werkt magnetronstraling op elektrische dipolen. Die zitten in water, maar niet uitsluitend.

Elektrische dipolen zijn, eenvoudig gezegd, staafjes met aan de ene kant een elektrische pluslading en aan de andere kant een min-lading. Moleculen kunnen een dipool hebben als in een molecuul atomen aan elkaar gebonden zijn die onderling sterk verschillen in hun aantrekkingskracht voor elektronen. Zuurstof (symbool: O) aan waterstof (symbool: H) geeft bijvoorbeeld een dipool. H aan chloor (Cl) is een sterkere. Er zijn er veel meer, maar het veelvoorkomende H aan C (koolstof) is geen dipool.

Biomoleculen

Wat zit er in een maaltijd die de magnetron in gaat om op te warmen? Uitsluitend moleculen. Veel water, zetmeel, vet, eiwit en verder, in veel kleinere hoeveelheden, zouten, vitaminen en andere voedzame, smakelijke of schadelijke biomoleculen.

Niet alleen water, maar ook vetten, zetmelen (in feite zijn dat lange ketens aan elkaar gekoppelde suikermoleculen), de losse suikers en eiwitten zitten vol met dipolen. Niet zo overvol als water, maar ze warmen prima op onder invloed van de magnetronstraling.

Iedere magnetron wekt elektromagnetische straling op. De keukenmagnetron produceert straling met een hoge frequentie van 2,45 miljard trillingen per seconde (2,45 GHz). Er gaat een golf de magnetron in die 2,45 miljard keer per seconde van plus naar min wisselt. En weer terug. Als een supersnelle wisselstroom.

Trillen

Die moleculaire dipooltjes proberen zich in dat magneto-elektrische veld te richten. Als de plus en min omwisselen proberen ze mee te draaien.

Dat lukt ze uitstekend. Veel moleculaire dipolen kunnen nog veel sneller omklappen – vooral kleine moleculen zoals watermoleculen. Wat heb je aan die snel bewegende dipolen? De snelheid waarmee moleculen trillen bepaalt de temperatuur van een materiaal. Op het absolute nulpunt (-273°C) staan alle moleculen stil. Kouder bestaat niet.

In magnetronstraling met een hogere frequentie zou water nog veel sneller opwarmen, want de waterdipolen kunnen echt heel snel draaien. Fijn, maar het gevolg zou zijn dat de lasagna aan de buitenkant al verbrandt als hij middenin nog een ijsblok is. Nee, de magnetron die niet alleen water verhit, is een uitkomst in de kerstkeuken.