Co se stane s CD nebo se sáčkem od chipsů v mikrovlnné troubě

Některé předměty do mikrovlnky nepatří. Pokusy, které byste s mikrovlnkou rozhodně dělat neměli. (délka blogu 4 min.)

CD v mikrovlnné troubě 

Kompaktní disk má poměrně složitou strukturu, která se skládá z několika vrstev. Matrice se vyrábí z plastu - polykarbonátu. 

Polykarbonáty

... patří do skupiny termoplastů, obsahujících mimo jiné také uhličitanové skupiny. Jsou to odolné materiály, které se dají využít k nejrůznějším účelům. Některé z nich jsou dokonce průhledné. Za tepla se snadno tvarují. 

Na matrici se pak nachází velice tenká (tloušťka kolem 50 - 100 nm) vrstva, která je vyrobená z napařovaného hliníku. Je to právě tato vrstva, která dělá v mikrovlnné troubě neplechu. 

Hliník je totiž vodivý kov. V mikrovlnce se generuje elektromagnetické pole, na které kovový materiál reaguje. Pokud se dostane CD do zapnuté mikrovlnky (nejlépe hliníkovou vrstvou navrch), objeví se na ní po několika vteřinách jiskry a blesky. Na CD je později vidět poškození ve formě prasklin v hliníkové vrstvě. Co se stalo? 

Hliník je vodivý kov. Materiál je tvořen mřížkou z kladných atomových jader, ve které se volně pohybuje část elektronů atomů hliníku (jejich valenční elektrony). 

Valenční elektrony

... jsou umístěny v energeticky nejvýše položených orbitalech, tedy ve vnějších orbitalech atomu. Při kontaktu s jinými atomy se podílejí na vzniku chemických vazeb. Jsou proto nejdůležitější součástí elektronové konfigurace atomu, která určuje chemické vlastnosti daného prvku.

Tyto volné elektrony mohou přijímat energii z mikrovlnného záření. Vznikají elektrické proudy, které hliník lokálně ohřívají.

Takový ohřev, způsobený místními vířivými proudy, je díky dobré tepelné vodivosti kovu obvykle dobře rozložen po celém objemu materiálu - ovšem jen v případě že se jedná o dostatečně velký a masivní předmět. Pak se může ustálit nový rovnovážný stav, při kterém se kovový materiál v mikrovlnné troubě jen mírně zahřál (příkladem může posloužit vidlička, kterou necháte na talíři s ohřívaným jídlem). 

U tenké vrstvy hliníku na kompaktním disku je ale situace jiná. Tenké vrstvy kovu mají jen malou tepelnou kapacitu, protože obsahují jen malý objem materiálu. Lokálně se tedy tenké vrstvy kovu zahřívají tak silně, že začnou žhnout nebo se mohou dokonce i vypařit. 

U CD se to projevuje tím, že vznikají jiskry nebo hořící místa, což způsobuje popraskání hliníkové vrstvy. 

Sáček brambůrek v mikrovlnné troubě 

Něco podobného se stane tehdy, když do mikrovlnné trouby položíte sáček brambůrek. Na obalu se objeví jiskry a záblesky. Na rozdíl od CD se ale sáček navíc … srazí. 

Způsobuje to struktura obalu. 

Obalová fólie se skládá z vrchní vrstvy, potisku, dělicí fólie a vnitřní vrstvy potažené hliníkem. Tato vnitřní vrstva zabraňuje například pronikání vodní páry, kyslíku nebo světla k potravině. Díky tomu vydrží obsah delší dobu čerstvý. 

Jak je popsáno výše, je to právě tenká kovová vrstva, která reaguje na elektromagnetické záření zahříváním. 

Na rozdíl od CD jsou ale ostatní (plastové vrstvy sáčku velice tenké. Proto se lehce deformují - a sáček se smrští.