Oberflächenspannung¶
Material und Chemikalien¶
Materialliste
A Demo Oberflächenspannung¶
- Pustefix
- Drahtschleife
- Faden
- Kleenex
B Oberflächenspannung und Tenside¶
- Kleines Glasfläschchen mit engem Hals (1 cm).
- Speiseöl
- Kräftig gefärbte Sudan III-Stocklösung
- Pustefix
C Entspannungsschwimmen bei Stenus¶
- Glaswanne
- Pustefix
- Papierschnipselchen
D Oberflächenspannung und Energieminimierung¶
E Superhydrophobe Oberfläche, Lotus-Effekt¶
- Schmetterlingsflügel, Becherglas, Tropfpipette
Oder
- Abdampfschale (evtl. Objektträger)
- Bunsenbrenner (es braucht einen richtigen für richtig guten Russ)
-
Tiegelzange
-
Tropfpipette
- kleines BG
F Superhydrophobe Oberfläche 2¶
Grenzflächen Die Oberflächen folgender Proben werden unterschiedlich behandelt:
- Ytong-Stein
- Papier
- Abwasch-Schwämmli
- Mikrofaser-Lappen
Behandlung:
- Keine Behandlung
- Siliconöl auftragen
- Schuhspray mit Nanopartikeln auftragen.
Auf diese Oberflächen wird nun nacheinander Wasser aufgetropft und die Beobachtungen werden erklärt. Was passiert, wenn auf diese Oberflächen etwas Seife aufgetragen wird?
Sicherheit¶
Sicherheitshinweise
Durchführung¶
Beschreibung
A Demo Oberflächenspannung¶
- Eine Drahtschleife wird in Pustefix getaucht und so herausgezogen, dass sich eine Haut bildet
- Der mit Seifenlösung benetzte Faden wird auf diese Haut gelegt
- mit einer Ecke eines Kleenex, einem Wattestäbchen oder einer Bleistiftspitze wird die Haut im Inneren der Schleife zerstocken
- sofort zieht die Oberflächenspannung die Schlaufe auseinander.
- Zieht man an der Schlaufe, muss man sie gegen die Oberflächenspannung wegziehen. Das Loch verschliesst sich dabei wieder.
B Oberflächenspannung und Tenside¶
- etwas Speiseöl wird mit Sudan III eingefärbt.
- Das kleine Glasfläschchen wird bis zum oberen Rand mit dem gefärbten Speiseöl gefüllt und in ein grosses Becherglas gestellt
- das grosse becherglas wird sorgfältig mit Wasser gefüllt, so dass das Öl im Fläschchen bleibt - obwohl die Dichte des Wassers grösser ist. Wichtig ist, dass das Wasser wirklich sauber ist und kein Tensid enthält.
- nun gibt man zum Wasser etwas Pustefix und kurz darauf entweicht das Öl und steigt an die Wasseroberfläche, während sich das Fläschchen mit Wasser füllt
Die Oberflächenspannung verhindert, dass sich das Öl und WAsser ineinander ausstülpen - dazu wäre eine zu ungünstige Oberflächenvergrösserung nötig. Sobald die Oberflächenspannung sinkt, ist das möglich und die Flüssigkeiten sortieren sich gemäss schwerkraft.
C Entspannungsschwimmen bei Stenus¶
- die Wanne wird ca 2 cm hoch mit sauberem Wasser gefüllt (darf kein Tensid enthalten)
- ein Papierschnipselchen wird (als STenus) auf die Wasseroberfläche gelegt
- an eine Fingerspitze wird etwas Tensid genommen und direkt neben Stenus aufs Wasser getippt.
- Stenus saust davon
Siehe auch die verschiedenen Videos zu Lebewesen an der Wasseroberfläche
D Oberflächenspannung und Energieminimierung¶
Krümmung nach innen: weil die Wände auch hydrophil sind und das Eingehen von Wasserstoffbrücken günstig ist. Wasserinsekten haben mit dieser Krümmung zu kämpfen (Videos) Nach aussen: weil auslaufen die Oberfläche vergrössern würde, was energetisch ungünstig wäre.
Schaumblasen arrangieren sich so, dass sie die Wasseroberfläche so wenig wie möglich krümmen und so Energie minimieren - Wasserkäfer nutzen diesen Effekt, um an den Rand des Wassers zu kommen.
E und F Superhydrophobe Oberfläche, Lotus-Effekt¶
Um eine stark verrusste Oberfläche herzustellen, wird eine Abdampfschale innen verrusst. Zum Verrussen nicht in Flamme eintauchen, sondern knapp über der Flamme halten.
Die verrusste oder superhydrophobe Oberfläche (Schmetterlingsflügel) wird leicht angestellt und dann mit der Pipette Wassertropfen aufgetropft. Weshalb sind diese Oberflächen superhydrophob? Wieso macht es Sinn, wenn Schmetterlingsflügel und sonst manche Insektenoberflächen superhydrophob sind? Weil sie sonst vom ersten Wasserstropfen verklebt und gefesselt würden.
Hinweise¶
Anleitung
Tipp
Todo¶
- Nanoo-Zugang: nanoo.tv/sso/waad/
- Zugangslink, Video, Metadaten