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FRAGE: Wie funktioniert ein Toaster und wie weiß er, wann der Toast fertig ist?

ANTWORT: Ein Toaster scheint, wie so viele Dinge, die wir im Alltag verwenden, recht einfach zu sein, doch dahinter stehen einige nützliche und unglaubliche wissenschaftliche Prinzipien. Tatsächlich wird das Kabel im Toaster glühend heiß, aber das Kabel, das zum Toaster führt, bleibt nahezu auf Raumtemperatur. Es muss etwas mit der Art der verwendeten Drähte zu tun haben. Das „Geheimnis“ des Toasters ist der Nichromdraht, der um dünne Glimmerblätter gewickelt ist. Sie können den rot leuchtenden Nichromdraht sehen, wenn Sie in den Toaster schauen. Nichromdraht ist eine Legierung, eine Mischung aus Nickel und Chrom. Es handelt sich um denselben Drahttyp, der in Haartrocknern, Wäschetrocknern, Elektroherden und elektrischen Raumheizgeräten verwendet wird.

Nichrom hat zwei Eigenschaften, die es zu einem großartigen Wärmeerzeuger machen. Das erste ist, dass Nichrom einen relativ hohen Widerstand gegenüber Elektronen aufweist. Wir wissen, dass alles aus Atomen besteht, den kleinsten bekannten Teilchen. Innerhalb des Atoms kreisen winzige negative Elektronen um einen dichten positiven Kern – ähnlich wie Planeten, die die Sonne umkreisen. In Nichrom verhalten sich einige dieser Elektronen nicht. Anstatt zu kreisen, wandern sie durch den Draht und treffen auf Atome, wodurch diese vibrieren. Diese Vibrationen, Stöße und der elektrische Widerstand erhitzen den Draht und geben Infrarotstrahlung ab. Infrarotstrahlung trocknet das Brot aus und verkohlt die Brotoberfläche. Fügen Sie einfach Erdnussbutter und Marmelade hinzu!

Die zweite einzigartige Eigenschaft von Nichromdraht besteht darin, dass er beim Erhitzen nicht oxidiert. Das bedeutet, dass es ziemlich heiß werden kann, ohne dass es ausgeht und durchbrennt. Außerdem rostet Nichrom nicht so leicht, so dass das Brot nicht nach Metall schmeckt.

Woher weiß der Toaster, wann der Toast fertig ist? Bei der älteren Methode wird ein Bimetallstreifen verwendet. Ein Bimetallstreifen dient dazu, eine Temperaturänderung in mechanische Bewegung umzuwandeln. Zwei Metallstreifen, Messing und Nickel, werden miteinander verschmolzen oder geschichtet und weisen jeweils eine unterschiedliche Ausdehnungsrate auf. Die unterschiedliche Ausdehnungsgeschwindigkeit zwingt das Metallband, sich bei Erwärmung in eine Richtung zu biegen. Messing dehnt sich stärker aus als Nickel, daher befindet sich Messing auf der Außenseite der Kurve. Wenn sich der Streifen erwärmt, biegt er sich und gibt schließlich einen Schalter frei, wodurch der Toast herausspringt. Der Bimetallstreifen funktioniert ähnlich wie ein Thermostat, der unseren Ofen ein- und ausschaltet.

Neuere Toaster verwenden einen einfachen Schaltkreis mit Mikrochip, Ladekondensator und Elektromagnet. Die Dunkelheitssteuerung (heller oder dunkler Toast) ist ein variabler Widerstand. Der Kondensator lädt sich über den Widerstand auf, und wenn dann die richtige Spannung erreicht ist, wird der Elektromagnet freigegeben und der Toast platzt auf. Derselbe Mechanismus wird zur Regulierung der Scheibenwischer verwendet.

Der Toaster entstand aus dem Bedürfnis heraus, Toast ohne brennendes Feuer zuzubereiten, und die ersten Toaster wurden 1909 von General Electric hergestellt. Sie verfügten über ein Drahtheizelement auf einer Porzellanbasis und der Toaster musste ausgesteckt werden, sonst würde der Toast zerstört brennen. Der Pop-up-Toaster kam später.

Schecks

Quellen: hotstuffworks Senden Sie Kommentare und Fragen an: [email protected]. Larry Scheckel ist ein pensionierter Physiklehrer der Tomah High School.

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