Waarom bestaat er niet zoiets als een microgolfkoelkast?

Antwoord

Beste,

Warmte is energie. Koelen of verwarmen doe je dus door energie te transporteren naar (bij verwarmen) of van (bij koelen) een object van/naar elders.

Laten we even naar een warmelucht oven kijken. Een weerstandselement wordt op een hoge temperatuur gebracht, en de warmte wordt door de lucht overgebracht naar het te verwarmen object. Lucht is een slechte geleider voor warmte, en kan ook maar weinig energie opslaan (transporteren). Om aan dat euvel te verhelpen wordt een ventilator gebruikt om de lucht sneller te laten circuleren.

Wanneer je iets wil opwarmen in dergelijke oven, dan duurt dat relatief lang, omdat de energie slechts in kleine hoeveelheden kan overgedragen worden.

De energieoverdracht kan sneller, door lucht als transportmedium uit te schakelen. Dat doe je bij grillen en bakken. Bij bakken is het te verwarmen object in directe aanraking met de hete pan, bij de gril wordt infrarood licht (warmte straling) gebruikt dat rechtstreeks de buitenkant van het object verwarmd.

In de microgolf worden elektromagnetische golven gebruikt (op hoge frequentie) om inderdaad de watermolekulen in het te verwarmen object op een hogere temperatuur te brengen. De energie wordt dus niet alleen aan de buitenkant toegediend, maar ook inwendig in het te verwarmen object (indringdiepte is ongeveer 2cm). De oven transporteert de warmte rechtstreeks in het object.

En object koelen in de ijskast is het omgekeerde proces van de warmelucht oven. Opnieuw is het dus de lucht in de koelkast die verantwoordelijk is voor de overdracht van de energie.

Bovendien zal dat koelen afhankelijk zijn van het temperatuurverschil tussen het object en de wanden van de koelkast.

Om een "snelkoeler" te maken zijn er maar 3 mogelijkheden:

-Verhoog het verschil in temperatuur tussen het te koelen object en de wanden van de koelkast. Omdat die temperatuur ook de eindtemperatuur in de koelkast is, ben je gelimiteerd op ongeveer 4 graden Celcius. Koelen in de diepvries gaat dan ook sneller dan in de koelkast, maar er is kans op onderkoeling (bevriezing).

-Verhoog de hoeveelheid energie die door de lucht overgedragen wordt (gebruik een ventilator in de koelkast)

-Verbeter het contact tussen het te koelen object en de koude wanden. Dat is praktisch moeilijk. Een object zal sneller afkoelen in een emmer met ijs(water). Je kan moeilijk je frigo vullen met water....

Een fysikus zou een heel verhaal kunnen opzetten over hoe elke vorm van energie uiteindelijk resulteerd in warmte. Om ergens warmte aan te onttrekken is energie nodig, waardoor uiteindelijk meer warmte wordt gegenereerd dan er onttrokken wordt. Dat is het princiepe van de warmtepomp (=koelkast).