Ich hatte vor kurzem eine Diskussion mit einigen meiner Freunde, wodurch die Oberflächenspannung von Wasser entsteht.
Die einzige mir einigermaßen einleuchtende Erklärung war die Anziehungskraft der Moleküle, und deren Drang sich unter der kleinsten Oberfläche (einer Kugel) zusammenzufassen.
Das kann natürlich auch völlig falsch sein.
Wäre toll, wenn mir jemand den tatsächlichen Grund einigermaßen Verständlich (habe kein Diplom in Physik) näherbringen könnte.
Thank´s a lot
Rudi
Vielleicht hängt das mit der Asymetrie von Wassermolekülen zusammen.
Da die Wasserstoffatome im 60 Grad-Winkel zueinanderstehen sind Wassermoleküle wie kleine Stabmagnete. Vielleicht hängt das aber auch mit ganz anderen Dingen zusammen.
Wo bleiben die Physikexperten?
Dein Physikdilettant
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Vielleicht verstehst Du die Sache, wenn sie für Chemiker erklärt wird
Oberflächenspannung
(Symbol s od. g). Unter O. versteht man die Grenzflächenspannung von Festkörpern u. Flüssigkeiten gegenüber der Dampfphase bzw. Luft. Die Abb. (vgl. a. die Abb. bei Tenside) veranschaulicht die Bedeutung der O. für Flüssigkeiten.
Während in der Flüssigkeit (a) auf die Mol. gleiche Anziehungskräfte (zwischenmolekulare Kräfte) aus allen Richtungen wirken, sind diese Kräfte an der Grenzfläche Flüssigkeit/Dampf (b) nicht ausgeglichen. Es besteht eine in das Flüssigkeitsinnere gerichtete Kraft, die Mol. aus der Oberfläche in die Flüssigkeit zu treiben versucht. Die Flüssigkeit ist daher bestrebt, ihre Oberfläche zu verkleinern, weshalb Tröpfchen u. Gasblasen Kugelgestalt anzunehmen versuchen.
Die O. ist definiert als Kraft in der Oberfläche pro Längeneinheit u. hat die Dimension mN/m (10–3 Newton/Meter). Mit Oberflächenarbeit bezeichnet man die Arbeit, die nötig ist, um unter reversiblen Bedingungen u. bei isothermem Verlauf die Oberfläche zu bilden od. zu vergrößern. Unter bestimmten Voraussetzungen entspricht die O. (Oberflächenenergie) der Freien od. Helmholtz-Energie der Oberfläche pro Flächeneinheit. Unmittelbar nach der Ausbildung der Oberfläche erhält man Werte für die O., die vom Gleichgewichtszustand abweichen. Man bezeichnet diesen Effekt als dynam., den Gleichgewichtswert als stat. Oberflächenspannung. Die O. kann u. a. mit folgenden Meth. bestimmt werden : (a) Meniskus-Bildung u. Steighöhe in Kapillaren, (b) Blasendruck einer in die Flüssigkeit austretenden Gasblase, © Ring-Meth., (d) Wilhelmy-Methode, (e) Gestalt liegender od. hängender Tropfen. Für die Prüfung von Tensiden ist Meth. c nach DIN 53914: 1980-03 genormt. Eine Apparatur zur Messung der dynam. O. wird bei Miller (Lit. ) beschrieben. Die Werte für die O. von organ. Flüssigkeiten liegen bei 20 °C im allg. zwischen 15 u. 40 mN/m, für Wasser dagegen bei ca. 73 mN/m, für Quecksilber bei 435 mN/m, u. noch höhere Werte erreichen Salzschmelzen, vgl. Lit. . Die O. insbes. von Lsm. ist von techn. Bedeutung in der Waschmittel- u. Textil-Ind., im Haushalt, bei der Flotation u. Adhäsion, in Emulsionen etc., d. h. überall dort, wo die Benetzung eine Rolle spielt – in „entspanntem Wasser“ andererseits würden Enten od. Wasserläufer versinken. Die O. weist nicht nur Zusammenhänge mit der Konz., sondern auch mit Dichte u. Temp., elektr. Ladungen u. mit der Kompressibilität von Flüssigkeiten auf; über die Dichte u. den Parachor ist sie auch mit der Molmasse verknüpft; weitere Aspekte zum Thema s. bei Micellen, Kapillarität, Netzmittel, Tenside u. grenzflächenaktive Stoffe sowie bei Oberflächenchemie.
Lit.: 1 Kohlrausch, Praktische Physik 1, S. 200 ff., Stuttgart: Teubner 1996. 2 Int. Lab. 14, 28 (1984). 3 Handbook 56, F 23–46.
allg.: Bare u. Somorjai, Surface Chemistry, Encyclopedia of Physical Science and Technology, Vol. 16, S. 337–390, New York: Academic Press 1992 ï Spektrum Wiss. 1984, Nr. 1, 124; 1984, Nr. 3, 142 ï Winnacker-Küchler (3.) 4, 428–432.
E surface tension
F tension superficielle
I tensione superficiale
S tensión superficial
Quelle: Römpp Lexikon Chemie – Version 1.5, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1998
Gruß
GAndalf
Oberflächenspannung - Kleine Antwort
Hallo Rudolf,
also ich habe gesehen, dass bisher nur einer einen Eintrag aus einem Chemie-Buch hier ins Forum gelegt hat, drum etwas einfacher und mit eigenen Worten:
Die Wassermoleküle H20 bilden sogenannte Wasserstoffbrücken aus. Diese bewirken eine Art Anziehungskraft bzw. Bindungskraft. Durch die Anordnung der Moleküle entsteht am Rand einer Wassermasse (Oberfläche) eine stärkere Bindung zu den weiteren Wassermolekülen, als zu den Luftmolekülen. Von daher kann man „mehr in ein Glas gießen, als eigentlich reinpasst“!
Das ist halt’ eine kurze Erläuterung. Ich hoffe, das genügt Dir und stellt Dich zufrieden.
Tschau,
Alexander!
Ich glaub ich hab´s begriffen
Danke
Rudi
Hallo Rudolf,
also ich habe gesehen, dass bisher nur
einer einen Eintrag aus einem Chemie-Buch
hier ins Forum gelegt hat, drum etwas
einfacher und mit eigenen Worten:Die Wassermoleküle H20 bilden sogenannte
Wasserstoffbrücken aus. Diese bewirken
eine Art Anziehungskraft bzw.
Bindungskraft. Durch die Anordnung der
Moleküle entsteht am Rand einer
Wassermasse (Oberfläche) eine stärkere
Bindung zu den weiteren Wassermolekülen,
als zu den Luftmolekülen. Von daher kann
man „mehr in ein Glas gießen, als
eigentlich reinpasst“!Das ist halt’ eine kurze Erläuterung. Ich
hoffe, das genügt Dir und stellt Dich
zufrieden.Tschau,
Alexander
Hallo Rudi!
Die einzige mir einigermaßen
einleuchtende Erklärung war die
Anziehungskraft der Moleküle, und deren
Drang sich unter der kleinsten Oberfläche
(einer Kugel) zusammenzufassen.
Im Prinzip bereits ganz gut…
Hier ist meine Erklaerung ueber die Energie:
Du interessierst dich ja fuer einen stationaeren Zustand. Idealfall: Wassertropfen in Schwerelosigkeit und Vakuum, hat lange genug Zeit gehabt, um so einen Zustand zu erreichen.
Aus der Thermodynamik weisst du vielleicht, dass in einem stationaeren Zustand das entsprechende thermodynamische Potential minimal ist. Das ist in unserem Fall die negative Bindungsenergie (-E) der Wassermolekuele. -E -E minimal) bei moeglichst wenigen Molekuelen an der Oberflaeche, also kleinstmoeglicher Oberflaeche.
Du kannst natuerlich auch so argumentieren: An der Oberflaeche wirkt nur eine anziehende Kraft nach innen, also werden „Dellen“ in der Oberflaeche geglaettet. Dann musst du aber noch beweisen, dass dann IMMER eine Kugel rauskommt, wenn die Schwingungen gedaempft werden, und das duerfte zumindest viel Arbeit sein…
Wäre toll, wenn mir jemand den
tatsächlichen Grund einigermaßen
Verständlich (habe kein Diplom in Physik)
näherbringen könnte.
Ich hab auch noch keins, aber eines Tages… 
Bobok Semjon.
Berichtigung
Ich habe geschrieben
Du interessierst dich ja fuer einen
stationaeren Zustand. Idealfall:
Wassertropfen in Schwerelosigkeit und
Vakuum, hat lange genug Zeit gehabt, um
so einen Zustand zu erreichen.
Aus der Thermodynamik weisst du
vielleicht, dass in einem stationaeren
Zustand das entsprechende
thermodynamische Potential minimal ist.
Statt „stationaerer Zustand“ muss es „stabiler Gleichgewichtszustand“ heissen; es gibt da gewisse Unterschiede …
Ansonsten Bobok und Gruss an Flosse
Semjon.
„I gave you a brand new Ford, you said ´I want a Cadillac´“
Leonard Feather, Jane Feather
Hi,
Man sagt auch gerne: Die Natur strebt den
Zustand mit niedrigster Energie an.
Stimmt, das sagt man ausgesprochen gerne. Ist aber falsch (manchmal zumindest). Wenns naemlich mal ernsthaft warm wird (also jede Menge Strahlung) sieht es ploetzlich etwas anders aus. Die Natur ist ein Kartenspiel, das staendig gemischt wird und dem staendig Karten hinzugefuegt und entfernt werden. Sie strebt garnichts an, aber wenn etwas staendig gemischt wird, ist es irgendwann gut gemischt - das heisst, es hat eine wahrscheinliche Konfiguration. Und wahrscheinliche Zustaende scheinen uns i.d.R. unordentlich - vermischt - vorzukommen. Daher sagt man auch gerne, die Natur strebt einen unordentlichen (oder wahrscheinlichen) Zustand an. Ich denke ja da strebt nichts, aber bitte
Mit spitzfindigen Gruessen
Thorsten (der nie ein Physik-Diplom haben wird)