Kann eine Kartoffel nach 10 Minuten in der Mikrowelle Feuer fangen?

„Sollte in Ordnung sein“ ist wie zu sagen: „Nun, die Wahrscheinlichkeit, dass etwas schief geht, ist sehr gering“. Ich habe keine Ahnung, wie die Chancen stehen, aber ja, es ist möglich.

Ich hatte viele Male Kartoffeln in der Mikrowelle gekocht und hatte dann einen ziemlich seltsamen Vorfall, den ich in einer anderen Frage über Kartoffeln in der Mikrowelle beschrieb und Links zu anderen Vorfällen von Leuten enthielt, die erwähnten, dass es ihnen passiert war.

Ich hatte seitdem ein paar Jahre Zeit, um darüber nachzudenken, was passiert ist, und es gibt ein paar Möglichkeiten neben dem, was ich ursprünglich erwähnt habe:

• Ich weiß nicht, wie alt die Kartoffeln waren. Sie könnten älter und ein bisschen trocken gewesen sein.
• Ich war im Halbschlaf, und es ist möglich, dass ich sie ein paar Mal nicht angestupst habe. Ich weiß nicht, ob das dazu führen könnte, dass sich die Haut vom Fleisch der Kartoffel löst und diese austrocknet und Feuer fängt.

Ich hatte das Gefühl, dass dies eine physikalische Antwort brauchte.

tl;dr: Es ist unwahrscheinlich, aber nicht unmöglich - wir müssen einige unrealistische Annahmen treffen, damit es für eine vernünftige Kartoffelgröße funktioniert

Betrachten Sie eine homogene kugelförmige Kartoffel im Vakuum*:

Laut Wikipedia bestehen Kartoffeln zu 79 % aus Wasser, zu 17 % aus Kohlenhydraten (hauptsächlich Stärke), zu 2 % aus Eiweiß und zu 2 % aus Ballaststoffen. Die Zahlen, die ich anderswo gesehen habe, schwanken um ein paar Prozent, sodass wir sie auf 80 % Wasser und 20 % Stärke vereinfachen können (die thermischen Eigenschaften von protein- und ballaststoffreichen Lebensmitteln sind denen von reiner Stärke sehr ähnlich, sodass wir sie als die behandeln können gleich).

Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von 4,3 kJ/kg/°C und Stärke von 1,75 kJ/kg/°C. Das bedeutet, dass unsere Modellkartoffel eine spezifische Wärmekapazität von 3,7 kJ/kg/°C hat (ein real gemessener Wert liegt mit 3,43 kJ/kg/°C etwas niedriger, aber wie wir sehen werden, dominiert Wasser die Ergebnisse).

Zunächst betrachten wir die Wärmeenergie, die erforderlich ist, um die Kartoffel bis zum Siedepunkt von Wasser (100 °C) zu bringen, wobei wir von einer Ausgangstemperatur von 20 °C (Raumtemperatur) ausgehen und eine Kartoffel mit einem Gewicht von 0,2 kg (knapp ein halbes Pfund, also eine kleine Pellkartoffel). 0,2 × 80 × 3,7 = 59,2 kJ. 1 kJ ist 1 kW für 1 s, also würde eine 1-kW-Mikrowelle mit 100 % Effizienz diese Kartoffel in etwa 1 Minute bis zum Siedepunkt erhitzen. Dies ist aus mehreren Gründen erheblich schneller als realistisch, und damit sind wir vertraut:

• Die Mikrowellen dringen nicht in die Mitte ein, so dass ein Großteil der Kartoffel nur durch Wärmeleitung erhitzt wird.
• Während dies geschieht, gibt die heiße Oberfläche durch Konvektion, Leitung und Strahlung Wärme an ihre Umgebung ab.
• Mikrowellenherde sind nicht zu 100 % effizient darin, ihre angegebene Leistung in Lebensmittel zu übertragen, obwohl es überraschend schwierig ist, Zahlen zu Verlusten zu erhalten.

Sobald die Temperatur der Kartoffel 100°C erreicht hat, steigt sie nicht weiter an; Stattdessen wird die Wärme zum Verdampfen des darin enthaltenen Wassers verwendet. Die Verdampfungswärme von Wasser beträgt 2300 kJ/kg bzw. 460 kJ bei unserer Kartoffel. Dies sind weitere 8 Minuten (bisher insgesamt 9) bei 1 kW, bevor wir anfangen können, über 100 ° C zu kommen, indem wir das gesamte Wasser abkochen (ich nehme an, die Kartoffel ist isotherm, was natürlich nicht stimmt, aber Die Zeitskalen sind lang genug für einen signifikanten Wärmefluss).

Sobald wir das gesamte Wasser abgekocht haben, können wir mit dem Erhitzen der restlichen getrockneten Kartoffel (Stärke) beginnen. Wir haben nur noch 20 % der Masse übrig (dh 0,04 kg Stärke, deren spezifische Wärmekapazität 1,75 kJ/kg/°C beträgt). Die Rotglut liegt bei mindestens etwa 700 °C (bei Stahl, aber die Kartoffel würde bei niedrigeren Temperaturen zu Kohlenstoff verkohlen und Kohlenstoff sollte nahe genug an Stahl liegen). Der zusätzliche Anstieg um 600 °C würde weitere 600 × 0,04 × 1,75 = 42 kJ Energie oder 42 Sekunden erfordern.

Es ist also gerade noch möglich, eine 200-g-Kartoffel in 10 Minuten in der Mikrowelle rotglühend zu machen, aber nur, wenn wir:

• Vernachlässigen Sie alle Wärmeverluste (außer denen durch das Austreiben von Wasser), die erheblich wären. Ich werde nicht ins Detail gehen, aber die Kartoffel hätte eine Oberfläche von 154 cm ² und würde bei 100 °C nur 12 W netto abstrahlen , aber 168 W bei 400 °C (knapp unter der Selbstentzündungstemperatur und einem erheblichen Bruchteil der Eingangsleistung). Die Platte/der Plattenteller nimmt etwas Wärme durch Leitung ab, und wir können die Konvektion nicht wirklich vernachlässigen (aber es ist schwierig, daher die Annahme eines Vakuums).
• Nehmen Sie 100% Mikrowelleneffizienz an.

Andererseits nehmen wir an, dass bei der Verbrennung keine Energie freigesetzt wird, und wenn wir die trockene Stärke auf ihre Selbstentzündungstemperatur von 410 °C ( Wikipedia ) bringen können, wird sie verbrennen und dabei ziemlich viel Wärme freisetzen (die Verbrennungswärme von Stärke ist 17,5 mJ/kg, aber viel davon geht der Kartoffel verloren).

Ein weiterer Punkt, der das Brennen wahrscheinlicher macht, ist, dass wir nicht wirklich in der ganzen Kartoffel auf Null Wasser kommen müssen, bevor ein Teil davon zu brennen beginnt. Dies würde bedeuten, dass mehr Hitze beim Verbrennen einiger Kartoffeln zum Erhitzen der übrigen verwendet wird, und wäre von besonderem Interesse, wenn der Drehteller der Mikrowelle blockiert ist oder es einen Hotspot gibt, der erheblich mehr Leistung als der Rest erhält. Ein ähnlicher Effekt würde durch leitfähige (z. B. metallische) Partikel auf der Kartoffel verursacht, da sie dazu führen würden, dass ein kleiner Bereich sehr heiß wird. Diese passen nicht wirklich zu dem auf dem Foto gezeigten gleichmäßigen Abbrand.

Physikinteressierte können The Thermal Properties of Potato , T. Yamada 1970, lesen . Es ist auf Japanisch mit einer englischen Zusammenfassung, aber die Zahlen geben klare Ergebnisse für die spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit. Ein eindimensionales thermisches Modell wäre ein interessantes physikalisches Grundproblem.

* nicht unbedingt erforderlich, aber für einmal eine sinnvolle Vereinfachung - und wir Physiker kommen so selten dazu, diesem Klischee zu folgen.

Ich habe gestern Abend eine mittelgroße Kartoffel in meiner Samsung-Mikrowelle auf der intelligenten Einstellung "Kartoffel" gekocht. Das Ding fing Feuer, brannte und verbrannte das Innere der Mikrowelle, schmolz es. Funktioniert jetzt überhaupt nicht

Ich habe gerade Kartoffelpüree aufgewärmt, nach 12 Sekunden gab es einen Blitz, ich öffnete die Tür und der verbrannte Geruch war schrecklich

10 Minuten auf High sollten für eine mittelgroße bis große Kartoffel in Ordnung sein. Ich nehme an, es ist möglich, dass es brennt, wenn es sich um eine sehr kleine Kartoffel handelt oder wenn die Kartoffel stark dehydriert ist. Ich würde erwarten, dass es viel stinkenden Rauch produziert, bevor es tatsächlich Feuer fängt, also werden Sie wahrscheinlich bemerken, dass es schief gelaufen ist, bevor Sie einen Feuerlöscher brauchen.

Ja! Es ist absolut plausibel! Ich habe gerade eine Kartoffel in der Mikrowelle gegart und sie leuchtete innen rot, sie sah aus wie ein Holzkohlebrikett!!!