Wie Blasen wirklich platzen

11. Juni 2010, 17:59
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Reynolds-Zahl und Kapillarzahl: Harvard-Forscher klären ein gar nicht triviales Problem über einen Umweg

Cambridge/London - Auf die Idee kam James Bird eher zufällig, nämlich "als er eines Nachts in seinem Labor herumspielte". Er beobachtete Seifenblasen und fragte sich, ob sie sich bei Kontakt mit einer Oberfläche ähnlich verhielten wie Tropfen. Diese Hypothese sollte sich als falsch erweisen, doch über diesen Umweg fand er Dinge heraus, die immerhin dem renommierten britischen Wissenschaftsmagazin Nature (Bd. 465, S. 759) einen Artikel wert waren.

Analysiert man den Vorgang freilich mithilfe von Highspeed-Kameras und Computersimulationen, wie das die vier Autoren des Nature-Aufsatzes getan haben, dann zeigt sich, dass der Vorgang zumeist sehr viel komplizierter ist, als man gemeinhin annimmt.

Es kommt nämlich beim Platzen nicht einfach zum Verschwinden des Feuchtigkeitsfilms. Oder um es physikalisch zu sagen: Es wird daraus keine triviale Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche. Im Fall einer konventionellen Seifenlösung (siehe Foto) kollabiert zuerst der Flüssigkeitsfilm, aus dem die Blase besteht. Er schließt dabei erneut Luft ein und zerfällt in einen Ring aus Tochterblasen. Auch diese können dann wieder zerfallen. Dabei - und jetzt wird es für Anwendungen buchstäblich spannend - wird deutlich mehr Feuchtigkeit in den Raum geblasen, als wenn nur eine einzige Blase in sich zusammenfiele.

Die Variablen dieses Prozesses sind die sogenannte Reynolds-Zahl und die Kapillarzahl (die Viskosität und Oberflächenspannung misst). Diese Variablen haben praktische Folgen etwa für die Glasherstellung: Ändert man die Eigenschaften der Grundsubstanzen, kann man dadurch das Auftreten unerwünschter Blasenbildung verhindern. Aber auch Klimaphänomene wie Luftfeuchtigkeit lassen sich so besser analysieren: Auf den Weltmeeren platzen nämlich sekündlich bis zu 100 Trillionen Wasserbläschen. (Klaus Taschwer/DER STANDARD, Printausgabe, 12./13. 6. 2010)

  • Platzt eine Blase, werden daraus meist mehrere kleine.
    foto: james c. bird

    Platzt eine Blase, werden daraus meist mehrere kleine.

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