Diathermie und 2,45 GHz

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
nach meinem Wissen rührt der Wert für die Arbeitsfrequenz der heute allseits gebrauchten Mikrowellenherde (2,45 GHz) daher, daß bei dieser Frequenz Wasser ein maximale Absorption aufweist.

Und da Körpergewebe nun mal zumeist aus Wasser besteht, wurde für medizinische Zwecke (Erwärmungszwecke (Hexenschuß) diese Frequenz als eine der ISM (Industry, Sciene, Medicine) Frequenzen reserviert, hier natürlich mit Betonung auf MEDIZIN.

Als Begründung habe ich gelernt: Ein Wassermolekül als H2O hat zunächst eine unsymmetrische Form (also die Wasserstoffatome sind etwas „winklig“ zum Sauerstoffatom angeordnet, schwingen mit der HF-Anregung mit, geraten eben bei 2,45 GHz in Resonanz, reiben sich aneinander und machen dadurch warm.

Und später der Nebeneffekt, daß man preisgünstige Magnetrons herstellen konnte, die für Mikrowellenherde nutzbar sind, dort auch wieder zur „Erwärmung“, jetzt eben der Suppe oder des Bratens.

In deutlicher Hinweis darauf, daß diese Frequenz 2,45 GHz an eine Art „Naturkonstante“ gebunden ist (nämlich die Resonanzfrequenz von Wasser), ist doch auch, daß diese 2,45 GHz weltweit gültig und reserviert sind. Schon sehr eigenartig bei der sonstigen Verstrittenheit und Besserwisserei alles über alles gesehen. Man muß sich ja nur mal die sonstigen Frequenzpläne ansehen, oder den Steckerwirrwarr für Netzstecker, für Telefonstecker, nicht mal bei der Netzfrequenz konnte man sich international einigen, die einen haben 50 Hz, die anderen 60 Hz, und so weiter und so fort.

Also, nochmals zurück zu meiner Begründung: Resonanz des Wassers etc. pp. Ist das soweit noch richtig? So ist das seit ewigen Zeiten in meinem Hirn abgespeichert. Jetzt, wo ich nach einer ordentlichen Literaturstelle suche, finde ich nichts. Kann mir jemand eine wirklich seriöse, belastbare Literaturstelle nennen?

Vielen Dank Antal

#2

Auch Hallo,

nach meinem Wissen rührt der Wert für die Arbeitsfrequenz der
heute allseits gebrauchten Mikrowellenherde (2,45 GHz) daher,
daß bei dieser Frequenz Wasser ein maximale Absorption
aufweist.

Das Absorptionsmaximum von Wasser liegt bei ca. 20 GHz. Die Arbeitsfrequenz der Mikrowellenherde ist ein Kompromiss aus technischer Machbarkeit, ausreichender Absorption und Eindringtiefe.
Würde man die Frequenz deutlich niedriger festlegen, würde man die dabei auftretenden elektrischen Feldstärken einer ausreichend starken Welle nicht mehr in den Griff bekommen. Die Energie der Welle würde sich in Plasmawölkchen entladen statt das Gargut zu erwärmen; ein Effekt, der auch bereits bei normalen Mikrowellenherden gelegentlich auftreten kann.
Wäre die Frequenz höher, würde die starke Absorption die Welle bereits in der äußeren Schicht des Gargutes verschlucken und der Rest bliebe kalt.

Als Begründung habe ich gelernt: Ein Wassermolekül als H2O hat
zunächst eine unsymmetrische Form (also die Wasserstoffatome
sind etwas „winklig“ zum Sauerstoffatom angeordnet, schwingen
mit der HF-Anregung mit, geraten eben bei 2,45 GHz in
Resonanz, reiben sich aneinander und machen dadurch warm.

Die Absorption von Wasser ist so hoch, dass man nicht auf Resonanzeffekte angewiesen ist.

Und später der Nebeneffekt, daß man preisgünstige Magnetrons
herstellen konnte, die für Mikrowellenherde nutzbar sind, dort
auch wieder zur „Erwärmung“, jetzt eben der Suppe oder des
Bratens.

Es ist umgekehrt: Die Magnetrons können nur deshalb so billig hergestellt werden, weil die Anwendung im Mikrowellenherd die Produktion großer Stückzahlen erlaubt.

In deutlicher Hinweis darauf, daß diese Frequenz 2,45 GHz an
eine Art „Naturkonstante“ gebunden ist (nämlich die
Resonanzfrequenz von Wasser), ist doch auch, daß diese 2,45
GHz weltweit gültig und reserviert sind. Schon sehr eigenartig
bei der sonstigen Verstrittenheit und Besserwisserei alles
über alles gesehen. Man muß sich ja nur mal die sonstigen
Frequenzpläne ansehen, oder den Steckerwirrwarr für
Netzstecker, für Telefonstecker, nicht mal bei der
Netzfrequenz konnte man sich international einigen, die einen
haben 50 Hz, die anderen 60 Hz, und so weiter und so fort.

Dein Ansatz mit der Resonanzfrequenz von Wasser ist bereits falsch. Die Frequenz wurde vermutlich durch den ersten Hersteller festgelegt und später als Standard übernommen. Wie ich aber oben schrieb, gibt es ja auch garnicht so viele Möglichkeiten. Wäre der Luftdruck auf der Erde deutlich höher, könnte man wegen der höheren Durchschlagfestigkeit der Luft sicher auch mit niedrigeren Frequenzen gute Ergebnisse und vor allem größere Eindringtiefen erreichen. Von „Naturkonstante“ kann also keine Rede sein

Jörg

#3

Hi Antal!

Wasser hat seine höchste Absorption bei ca. 22 GHz, nicht bei 2.45 GHz.

Schon lange bevor es Mikrowellenherde gab, wurde ein ISM-Band bei 2.45 GHz eingerichtet. ISM = Industrial, Scientific, Medical. Es ist also dazu da, dass die Industrie (z.B. für HF-Öfen, gut, bei 2.45 GHz ned realistisch, aber z.B. für Funkübertragung, Radar, …), die Wissenschaft (Funkübertragung, HF-Schaltungen, …) und die Medizin (auch div. Gerätschaften) dort strahlen dürfen, ohne andere zu belästigen.

Mit den Mikrowellen-Herden hat man sich dann halt auch da rein gesetzt. Genau so wie mit Bluetooth, WLAN und anderen.

Ich weiß nicht genau wieso, aber erfreulicherweise haben sich die 3 großen Player in Sachen Frequenzpläne auf die gleichen Frequenzen geeinigt.

Die 2.45GHz sind also keine Naturkonstante, sondern willkürlich festgelegt.

Wasser absoribert bei 2.45 GHz übrigens auch schon ganz gut, darum funktionieren dort Mikrowellenherde. Magnetrons kann man aber für 2.44GHz, 2.46GHz, 1GHz, 10GHz, … auch gut und billig bauen, wenn die Stückzahl stimmt.

Bye
Hansi