Mittwoch, 19. Januar 2011

Tropfen


Wasser ist ein außergewöhnlicher Stoff. Ein Wassermolekül besteht bekanntlich aus zwei Wasserstoffatomen, die an einem Sauerstoffatom kleben (der Chemiker spricht von kovalenten Bindungen, bei denen Atome sich ihre äußeren "Valenz"-Elektronen teilen). Mein Körper (und auch Ihrer, geneigter Leser) besteht zu 65 Gewichtsprozenten aus Wassermolekülen, was bedeutet, daß 99 von 100 Molekülen unseres Körpers Wassermoleküle sind. Um diese Einsicht zu verstehen, muß man wissen, daß die meisten anderen Moleküle, aus denen sich Lebewesen aufbauen (also Eiweiße, Lipide, Calziumphosphate der Knochen und Zähne etc.), eine größere Molekülmasse besitzen als das Wassermolekül, also mehrere Wassermoleküle aufwiegen. Aber darum soll es hier nicht gehen. Ich möchte vielmehr etwas über den Wassertropfen an sich erzählen, der in großer Zahl einen Strauch nach einem Landregen zu einem kleinen, aber vergänglichen Kunstwerk werden läßt. Das Wasser Tropfen bildet ist Ausdruck seiner großen Oberflächenspannung. Im schwerelosen Raum würde ein Wassertropfen eine ideale Kugelgestalt annehmen, da nur bei dieser Form bei gegebenen Volumen die Oberfläche minimal wird. Zusammengehalten werden im Wasser die Moleküle durch sogenannte Wasserstoffbrücken, welche die einzelnen Moleküle zu regelrechten "Clustern" zusammenfassen. Diese Cluster aus Wassermolekülen bestimmen im Wesentlichen die exotischen Eigenschaften dieser Flüssigkeit (z.B. daß erstarrtes Wasser, also Eis, weniger dicht ist als flüssiges Wasser und deshalb auf dem Wasser schwimmt):


Die Wassermolekülcluster bewirken auch die außergewöhnlich hohe Wärmekapazität dieser Flüssigkeit. Man muß schon sehr viel Wärmeenergie zuführen, bis die Cluster Auflösungstendenzen zeigen. Bei den ~50 Liter Wasser meines Körpers benötigt man ~30 kcal, um die Körpertemperatur von 37.5° auf 38.5° C anzuheben.  Bei dieser Temperatur beginnen viele Wassercluster in den Äderchen und in den Hydrathüllen der Ladungsträger der Muskeln und Nervenfasern zu zerfallen. Erreicht die Körpertemperatur 40°, kann das zu einem lokalen Chaos auf zellularen Niveau führen und einen biologischen Kollaps hervorrufen. Schwitzen vermindert diese Temperatur durch den kühlenden Verdunstungseffekt, weshalb man bei hohen Fieber meistens auch klitschnaß ist ...


Aber zurück zum Tropfen. Wie bereits erwähnt, hat er die Tendenz, eine Kugelform einzunehmen. Jedes Stück "Wasser", daß sich bei einem Strudel löst (hier ein Stück Strudel aus Mandauwasser), wird für kurze Zeit zu einem runden, kristallklaren Tropfen. Das gilt auch für Tropfen, die auf eine Wasseroberfläche fallen (Regen) und dabei kleine, in Tropfen zerfallende Wassersäulen bilden:


Sie schweben dann für Bruchteile von Sekunden in der Luft, bis sie wieder auf die Wasseroberfläche zurückfallen. Leider geht das alles so schnell vonstatten, daß man diesen Vorgang mit freien Auge nicht im Detail beobachten kann. Die Spiegelreflexkamera kann jedoch mit genügend kleiner Belichtungszeit eine solche Szene einfangen.


Wasserblasen bilden sich an der Oberfläche einer Quelle, wenn aus dem Untergrund Luftblasen aufsteigen, welche für einen kurzen Moment die "Wasserhaut" zu einer runden Kuppel verformen, die anschließend wie Luftballone platzen. Auch hier erklärt sich das Phänomen durch die hohe Oberflächenspannung, welche die Wasseroberfläche quasi zu einer elastischen Haut werden läßt, auf denen z.B. Wasserläufer (eine häufige Wanzenart) "laufen" können.


Durch diesen Tropfen ist etwas verzerrt die mittelalterliche Michelsburg an der Iser bei Jungbunzlau (Mlada Boleslaw, wo die Skodas zusammengeschraubt werden) zu erkennen.

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