Maschinen im Haushalt

In deiner Küche und deinem Bad stehen Maschinen, die du täglich benutzt, ohne einen Gedanken an sie zu verschwenden. Dabei steckt in jeder von ihnen eine richtig gute Idee: Die Waschmaschine arbeitet ein komplettes Programm mit Sensoren ab, der Kühlschrank pumpt Wärme, obwohl er kalt sein soll, und die Mikrowelle bringt Wassermoleküle zum Rotieren. Zeit, diese drei Kisten einmal aufzuschrauben, zumindest im Kopf.

Die Waschmaschine: ein Programm mit Sinnen

Eine Waschmaschine ist im Kern ein Automat, der eine feste Schrittfolge abarbeitet: Wasser einlassen, heizen, trommeln, abpumpen, spülen, schleudern. Für jeden Schritt hat sie passende Werkzeuge. Ein Ventil öffnet und schließt den Wasserzulauf, ein Heizstab erwärmt das Wasser, ein Motor dreht die Trommel, eine Pumpe befördert das Wasser hinaus. Das Spannende sind die Sensoren dazwischen: Ein Drucksensor misst den Wasserstand, ein Temperatursensor meldet, wann das Wasser die eingestellten 40 Grad Celsius erreicht hat. Die Steuerung schaltet also nicht stur nach Zeit, sondern wartet, bis der Sensor grünes Licht gibt. Deshalb dauert dieselbe Wäsche mal länger und mal kürzer.

Der Kühlschrank: eine Wärmepumpe

Jetzt der vielleicht größte Aha-Moment der Küche: Ein Kühlschrank erzeugt keine Kälte, so etwas gibt es physikalisch gar nicht. Er transportiert Wärme von innen nach außen. Dafür kreist in seinen Rohren ein Kältemittel, das schon bei sehr niedriger Temperatur verdampft. Im Inneren nimmt das verdampfende Kältemittel Wärme aus dem Kühlraum auf, genau wie verdunstender Schweiß deine Haut kühlt. Ein Kompressor presst den Dampf dann zusammen, dabei wird er heiß, und an den Rohrschlangen auf der Rückseite, bei neueren Geräten oft in den Seitenwänden, gibt er die Wärme an die Küche ab. Fühl dort mal hin, es ist warm. Das ist die Wärme, die vorher in deinem Joghurt steckte.

Die Mikrowelle: Wasser zum Zappeln bringen

Die Mikrowelle heizt auf eine völlig andere Art als ein Herd. In ihr sitzt ein Bauteil namens Magnetron, das elektromagnetische Wellen mit etwa 2,45 Gigahertz erzeugt. Wassermoleküle sind elektrisch gesehen kleine Hanteln mit einer leicht positiven und einer leicht negativen Seite. Das schnell wechselnde Feld der Mikrowellen zerrt an diesen Hanteln und lässt sie milliardenfach pro Sekunde hin und her ruckeln. Dieses Gezappel ist nichts anderes als Wärme, und sie entsteht direkt im Essen statt erst in einer heißen Platte. Deshalb wird der Teller oft nur lauwarm, er enthält kaum Wasser und wird hauptsächlich vom heißen Essen mitgewärmt.

Ein Muster für alle Maschinen

So verschieden die drei Geräte sind, sie folgen demselben Muster: Sensoren messen, eine Steuerung entscheidet, Aktoren wie Motor, Ventil oder Heizung führen aus. Die Waschmaschine misst Wasserstand und Temperatur, der Kühlschrank misst die Innentemperatur und schaltet den Kompressor an und aus, die Mikrowelle zählt die Zeit herunter und regelt das Magnetron. Wenn du dieses Muster einmal kennst, entdeckst du es überall, vom Toaster bis zum Geschirrspüler.