Versuch 15: Wenn Wasser einen Hügel bildet 18.09.2011, 08:26

Wassermoleküle, Vorschaubild

Wasser hat eine Oberflächenspannung, die bewirkt, dass Wasser in einem übervollen Glas einen Berg bildet, oder dass Wasserläufer auf der Wasseroberfläche gehen können, ohne einzusinken.

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Ulis Versuche (lies auch bei Versuch 1 nach) 

Wenn Wasser einen Hügel bildet

Wie die Oberflächenspannung entsteht

Wie´s geht:
Man benötigt ein Glas Wasser, einen Teelöffel, eine 1- oder 2-EURO-Münze, Haushaltspapier, Spülmittel.

Wir machen zwei Versuche:

1) Lege die Münze auf ein Blatt saugfähiges Papier. Gib mit dem Teelöffel vorsichtig Wasser auf die Münze; es bildet sich eine breite Tropfenform. Vergrößere den Tropfen, indem Du vorsichtig mit dem Teelöffel immer mehr Wasser nachkippst. Wenn der Wassertropfen bis zum Münzenrand gelaufen ist, füllst Du mit dem Löffelstiel weiter nach, bis die Wasserlinse sich etwas über den Münzenrand hinausbaucht.
2) Befeuchte Deine Fingerkuppe mit etwas Spülmittel und berühre damit den Wasserhügel.

Was man beobachtet:
Versuch 1):
Das Wasser bildet eine dicke Wasserlinse, die auch dann nicht über den Münzenrand läuft, wenn sie schon größer ist als der Münzendurchmesser. Es scheint, als werde das Gebilde von einer festen Haut zusammengehalten. (Noch ein, zwei Tropfen Wasser nachkippen und die Wasserlinse platzt!)

Wasserkuppe auf Münze

Münze mit Wasserlinse

Versuch 2):
Das Antippen des Wassers mit dem Spülmittelfinger bewirkt, dass es sofort über den Rand auf den Tisch läuft.

Was dahinter steckt:
Wasser setzt sich aus winzigen Molekülen zusammen, die sich gegenseitig anziehen. Auf der Münze fällt das nicht auf: Weil jedes Molekül von seinen um ihn herum schwimmenden Nachbarn angezogen wird, gleichen sich die Kräfte aus.

Moleküle Anziehungskräfte Wassertropfen

Die Nachbarn der an der Oberfläche liegenden Wassermoleküle sind aber nicht Wassermoleküle, sondern Luftmoleküle. Hier können sich die Kräfte deshalb nicht ausgleichen: Die obere Molekülschicht wird nach innen gezogen. Die Masse der Moleküle bildet eine gewölbte Wasseroberfläche, die »Wasserhaut«.
Dasselbe passiert bei einem frei herabfallenden Wassertropfen. Er bildet eine kugelige Form aus, weil alle äußeren Moleküle stark nach innen gezogen werden. Das Bestreben des Tropfens ist es, eine möglichst kleine Oberfläche zu bekommen. Eine Kugel besitzt gegenüber anderen geometrischen Formen die kleinste Oberfläche bei größtem Volumen.

Spülmittel bewirkt, dass die »Wasserhaut« zerstört wird. Die Moleküle des Spülmittels schieben sich zwischen die Wassermoleküle, so dass deren Festigkeit (man sagt auch »Oberflächenspannung«) verloren geht. 

Anmerkung: Der Versuch »Wenn Wasser einen Hügel bildet« ist Voraussetzung für das Verständnis des demnächst erscheinenden Beitrags »Lotoseffekt«

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