AhA : Warum tanzen Wassertropfen auf der Herdplatte?

von

Überschäumende Milch und stark blubberndes Nudelwasser hinterlassen Spuren in der Küche. Tropft dagegen Wasser auf eine sehr heiße Platte, verkohlt nichts. Der Tropfen verdampft nicht einmal sofort. Er tanzt auf der Oberfläche.

„Wenn die Platte 250 Grad Celsius oder gar heißer ist, wird dem Tropfen sehr viel Energie zugeführt“, sagt Peter Stephan, Experte für Thermodynamik an der TU Darmstadt. In unmittelbarer Nähe der Platte verdampft das Wasser so intensiv, dass sich sofort ein Dampfpolster bildet. „Es wirkt wie eine Isolierschicht, auf der der Tropfen schwebt.“

Wärme breitet sich in Festkörpern wie Metallen sehr gut aus. Deshalb sind traditionelle Herdplatten aus Gusseisen gefertigt. Im Gegensatz dazu leiten Gase Wärme ausgesprochen schlecht, weil die Moleküle in ihnen weit voneinander entfernt sind. Sie können ihre Energie nicht effizient an Nachbarmoleküle abgeben.

Auch Wasserdampf ist ein schlechter Wärmeleiter. Daher lassen sich Brennelemente in Kernkraftwerken bei Unfällen wie in Fukushima schlecht kühlen. Im Nu bildet sich Wasserdampf, der die Kühlung vermindert. Ähnlich beim Tropfen: Sobald seine unterste Schicht verdampft und sich ein zehntel Millimeter dickes Dampfpolster gebildet hat, nimmt der restliche Tropfen nur noch wenig Wärme auf. Er bleibt lange am Leben.

„Es wird aber immer neuer Dampf produziert, der unter dem Tropfen zu den Rändern herausströmt“, so der Maschinenbauingenieur. Tropfen sind nie ganz symmetrisch: Hier entweicht mehr Dampf, dort weniger. Sie erhalten Rückstöße in verschiedene Richtungen. Auch die Reibung an der Oberfläche ist nicht überall gleich. Der Tropfen tanzt.

In der Stahlherstellung spielt das Phänomen beim Abschrecken eine bedeutende Rolle. In der Mikrotechnologie lässt es sich zum Transport von Flüssigkeiten nutzen. Statt mikroskopisch kleine Pumpen zu bauen, kann man Tröpfchen auch ohne Pumpen gezielt bewegen.

Stephan und seinem Team ist dies auf speziellen Oberflächen mit sägezahnartigem Mikroprofil gelungen. Zickzack ist die neue Taktik. Trifft ein Tropfen auf eine steile Kante, entweicht vermehrt Dampf. Der Tropfen überwindet das Hindernis und wandert weiter in Richtung der steilen Flanken. Thomas de Padova

0 Kommentare

Neuester Kommentar