Druck durch Schütteln?

Wissenschaft Physik
1

Hallo zusammen,

als frischgebackener Papa macht man ja so die ein oder andere neue Erfahrung. Hätte nie gedacht, dass auch physikalische dazu gehören.

Folgendes Phänomen: Fläschchen mit Sauger soll ausgespült werden. Also heißes Wasser rein, Sauger wieder drauf und Schütteln (ganz wichtig: Mit Sauger nach unten). Durch das Loch des Saugers spritzt das Wasser dabei und auch noch eine Weile nach dem Schütteln mit ordentlichem Druck, bis schließlich gar nichts mehr aus dem Sauger läuft. Erneutes Schütteln, und es baut sich wieder Druck auf.

Geht durch die mit dem Schütteln einhergehende Oberflächenvergrößerung plötzlich ganz viel Wasser in Dampf über? Oder woran liegt es?

Gruß vom Wiz

2

Hallo zusammen,

als frischgebackener Papa macht man ja so die ein oder andere
neue Erfahrung. Hätte nie gedacht, dass auch physikalische
dazu gehören.

Folgendes Phänomen: Fläschchen mit Sauger soll ausgespült
werden. Also heißes Wasser rein, Sauger wieder drauf und
Schütteln (ganz wichtig: Mit Sauger nach unten).

Warum Sauger nach unten?

Durch das
Loch des Saugers spritzt das Wasser dabei und auch noch eine
Weile nach dem Schütteln mit ordentlichem Druck, bis
schließlich gar nichts mehr aus dem Sauger läuft. Erneutes
Schütteln, und es baut sich wieder Druck auf.

Durch das „Sauger nach unten und öffnen“ entsteht natürlich auch ein Unterdruck in der Flasche. Da brauchst Du gar nicht schütteln. also umdrehen, laufen lassen, sauger wieder nach oben, luft zieht wieder rein, wieder umdrehen… bis die flasche leer ist…aber das meinst Du wahrscheinlich nicht, oder?

Geht durch die mit dem Schütteln einhergehende
Oberflächenvergrößerung plötzlich ganz viel Wasser in Dampf
über? Oder woran liegt es?

Ich würde weniger auf Oberflächenvergrößerung als Ursache schließen, sondern auf die Druckdifferenzen, die entstehen, wenn man schüttelt. In den Gebiete mit Unterdruck werden gelöste Gase aus der Flüssigkeit „ausgestrippt“ also freigesetzt. Die Oberflächenvergrößerung an sich dürfte meiner Ansicht nach keine Rolle spielen, wenn man davon ausgeht, dass sich das System im Gleichgewicht befindet. Beim Gleichgewichtigen System ändert auch eine Änderung der Phasengrenze nichts. Das ist in etwa so, wie wenn Du einen Eimer hast, der halb voll wasser ist und im oberen viertel ist ein kleines Loch. Da fließt kein Wasser raus, weil der Wasserspiegel viel weiter unten ist. Da hilft es auch nichts, das Loch zu vergrößern :wink: Es sei denn natürlich das Loch wird so groß, dass die ganze obere Eimerhälfte verschwindet, aber das bildet mein System halt nicht mehr ab :smile:

Geht man davon aus, dass kein Gleichgewicht vorliegt, also dass sich auch langsam Druck aufbauen würde, wenn Du das Fläschchen lange Zeit stehen lässt, dann beschleunigt auch die Phasengrenzflächenvergrößerung den Prozess.

moe.

3

Alles Gute für die /den Kleinen, owT
.

4

Geht durch die mit dem Schütteln einhergehende
Oberflächenvergrößerung plötzlich ganz viel Wasser in Dampf
über? Oder woran liegt es?

Ich denke, dass liegt eher daran, dass beim Umdrehen ein evakuiertes Volumen entsteht, in dem sich durch das Verdampfen des heißen Wassers ein Dampfdruck aufbaut. In der Folge dehnt sich das Volumen aus, wodurch das Wasser durch das untere Loch gedrückt wird. Dies geschieht solange bis der äußere Luftdruck den Druck ausgleichen kann.
Bei diesem Vorgang kühlt sich der Luft-Dampf-Gemisch durch die Wände des Fläschen zusätzlich ab und der Druck sinkt schneller. Beim nachträglichen Schütteln wird es wieder erwärmt und es spritzt wieder stärker.

Gruß
Oliver

5

Moin,

Beim nachträglichen Schütteln wird es wieder
erwärmt und es spritzt wieder stärker.

Ist die Viskosität von Wasser nicht viel zu gering, als dass man durch Schütteln ernsthafte Volumenausdehnungen produzieren könnte?

thx
moe.

6

Hallo Wiz,

dieser Effekt ist jedem Chemiker geläufig, der schon mal mit einem leichtflüchtigen Lösemittel und einem sog. Scheidetrichter gearbeitet hat.

Er erklärt sich folgendermaßen.
Der Gesamtdruck eines Systems ist die Summe der Partialdrücke seiner Komponenten.
Wenn Du nun (rel.) trockene Luft von sagen wir mal 50 °C mit Wasser von ebendieser Temperatur in einem geschlossenen Gefäß schüttelst, wird Wasser verdampfen, bis dessen Sättigungsdruck bei gegebener Temperatur erreicht ist.
Das sind bei rund 50 °C etwas mehr als 100 mbar, also schon einiges.
Der Gesamtdruck in diesem Gefäß beträgt also rund 1,1 bar, der sich ausgleicht, indem aus dem Loch Luft oder eben Wasser ausströmt.

Je höher die Temperatur ist, desto besser läßt sich dieser Effekt beobachten.

Es war immer witzig anzusehen, wenn die Neulinge im Labor im Sommer mit Ether extrahierten, ohne diesen Effekt zu beachten.
Manchmal schoß der Inhalt des Scheidetrichters ( http://www.cdch.de/demos/laborglas/scheidetrichter.htm ) ziemlich heftig quer über den Tisch oder Abzug :wink:

Gandalf

7

Ist die Viskosität von Wasser nicht viel zu gering, als dass
man durch Schütteln ernsthafte Volumenausdehnungen produzieren
könnte?

Ich meinte, dass das Luft-Dampf-Gemisch beim Schütteln in thermischen Kontakt mit dem heißen Wasser gerät und sich dann erwärmt.

Gruß
Oliver

8

Mehrere Ursachen
Hallo zusammen,

Zu all den bereits genannten Ursachen kommt aber auch noch eine ganz einfache physikalische.
Wenn ich z.B. in eine 250 ml Spritzflasche ca. 200 ml 60°C heißes Wasser einfülle, den Verschluß mit Spritzrohr aufschraube und schüttele, spritzt es heftig.
Die Luft über dem Wasser hat etwa Raumtemperatur und wird beim Schütteln stark vom Wasser erwärmt und dehnt sich aus. Auch wenn man nicht schüttelt, nur geht es dann langsamer.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim

9

Danke für die Antworten
Hallo zusammen,

ja, so wird ein Bild aus der Sache. Da der Effekt durchaus deutlich ist, dürften insbesondere die Geschichten mit den Partialdrücken und der Lufterwärmung wohl ausschlaggebend sein. Da ich nicht so viel von übertriebener Hygiene halte, sterilisiere ich die Fläschchen nicht, nutze aber durchaus das Restwasser von der Nahrungszubereitung, was teilweise frisch aus dem Wasserkocher kommt. Das hat sicher 80-90°, im Fläschen ist aber Raumluft von 20°. Da muss man dann richtig aufpassen, wenn man die Flasche mit dem Sauger zufällig nach unten hält, dass man von dem Strahl nicht getroffen wird.

Gruß vom Wiz