Hallo
Bin da auf ein Problem gestoßen: Warum „schweben“ / fliegen - was weiß ich wie das definiert ist - Wolken. Es handelt sich doch dabei um Staubpartikel an denen Wassermoleküle anhaften…oder? Sorry, aber sind die nicht viel zu schwer als das sie durch das verdrängte Volumen aufsteigen könnten - wie z.B. ein Helium - Baloon?! Also welcher physikalische Effekt hält sie in der Luft.
Florian
Hi,
völlig unwissenschaftlich formuliert, zwei Gründe:
Gruß
Christian
Hi, Christian,
außerdem entstehen ja Wolken durch Kondensation des in warmer und daher aufsteigender Luft enthaltenen Wasserdampfes. d.h. auch wenn die Wassertröpfchen schwerer sind, werden sie nur ein Stück weit fallen und dann wieder verdunsten. Erst wenn sich so große und schwere Tropfen gebildet haben, dass die aufsteigende Warmluft sie nicht mehr nach oben tragen kann, fallen sie runter - es regnet.
Gruß
Eckard.
Naja, die Wassertropfchen „schweben“ ja nicht, sie sind ständig in Bewgung.
Angenommen, sie bewegen sich nach unten, dann kommen sie in wärmere Luftbereiche, wo sie - schwups - verdampfen und schon wieder als Dampf nach oben steigen und dort wieder kondensieren … somit bewegen sich die Tröpchen in einem kleinen Bereich in der Atmosphäre ständig hin und her… diese Bereiche nennt man Wolken!
Gruß
Oliver
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Hallo Florian,
Bin da auf ein Problem gestoßen: Warum „schweben“ / fliegen -
was weiß ich wie das definiert ist - Wolken. Es handelt sich
doch dabei um Staubpartikel an denen Wassermoleküle
anhaften…oder?
Ich würde eher sagen, es handelt sich um fein verteilte Wassertröpfchen, also um Nebel. Woran das Wasser kondensiert ist, ist nicht so wesentlich.
Sorry, aber sind die nicht viel zu schwer
als das sie durch das verdrängte Volumen aufsteigen könnten -
Selbst aufsteigen tun sie ja nicht. Entweder sie werden von der Luftströmung nach oben getragen oder sie entstehen gleich da oben.
wie z.B. ein Helium - Baloon?! Also welcher physikalische
Effekt hält sie in der Luft.
Das ist die interessante Frage: Man kann ja auch direkt über dem Erdboden beobachten, daß Nebel, Rauch oder Staub nicht sofort zu Boden sinkt, obwohl die Dichte dieser Partikel um etwa 3 Zehnerpotenzen größer ist als die der Luft. Das liegt daran, daß Schwebeteilchen permanent durch die thermische Bewegung der Luftmoleküle angestossen werden. Bei sehr kleinen Partikeln sind die dabei auf das Teilchen wirkenden Kräfte sehr groß gegenüber der Gewichtskraft, sodaß diese die Bewegung des einzelnen Partikels nur noch unwesentlich beeinflußt…
Jörg
Das ist die interessante Frage: Man kann ja auch direkt über
dem Erdboden beobachten, daß Nebel, Rauch oder Staub nicht
sofort zu Boden sinkt, obwohl die Dichte dieser Partikel um
etwa 3 Zehnerpotenzen größer ist als die der Luft. Das liegt
daran, daß Schwebeteilchen permanent durch die thermische
Bewegung der Luftmoleküle angestossen werden. Bei sehr kleinen
Partikeln sind die dabei auf das Teilchen wirkenden Kräfte
sehr groß gegenüber der Gewichtskraft, sodaß diese die
Bewegung des einzelnen Partikels nur noch unwesentlich
beeinflußt…
Hallo,
diese Erklärung scheint mir nicht plausibel. Sofern keine
Strömung vorhanden ist, wirkt die Molekularbewegung in alle
Richtungen gleichmäßig. Die Gravitation tut dann das was sie
immer macht. Die Teilchen fallen also zwangsläufig runter.
Obwohl die Teilchen klein sind, ist ihre Masse im Verhältnis
zu den Luftmolekülen geradezu riesig.
Daß die Wassertröpfchen nicht schnell fallen, liegt einfach
daran, daß die Tröpfchen sehr klein sind ca. um 1um.
Die Masse ist im Verhältnis zur Oberfläche sehr gering.
Der Strömungswiderstand ist also groß.
Aud Grund der geringen Fallgeschwindigkeit können die
Tröpfchen also schon durch geringe Aufwärtsbewegung mit hoch-
steigen.
Wenn die Tröpfchen allerdings größer werden, dann fallen Sie
doch runter. Dabei treffen sie mit anderen Tröpfchen
zusammen und werden noch größer. So entsteht Regen.
Gruß Uwi
Hallo Uwi,
diese Erklärung scheint mir nicht plausibel. Sofern keine
Strömung vorhanden ist, wirkt die Molekularbewegung in alle
Richtungen gleichmäßig.
über einen langen Zeitraum gemittelt schon. Bei so kleinen Partikeln ist aber der Stoss eines einzelnen Gasmoleküls nicht mehr vernachlässigbar gering für die Bewegung.
Die Gravitation tut dann das was sie
immer macht. Die Teilchen fallen also zwangsläufig runter.
Nicht zwangsläufig. Die Teilchen bewegen sich in alle Richtungen. Wenn sie sehr klein sind, werden sie sich eher wie ein sehr schweres Gasmolekül verhalten und selbst schwere Gase entmischen sich unter dem Einfluss der Schwerkraft nicht aus der Luft, wenn sie einmal gleichmäßig verteilt waren.
Obwohl die Teilchen klein sind, ist ihre Masse im Verhältnis
zu den Luftmolekülen geradezu riesig.
würde ich nicht sagen. Wenn man es mal ausrechnet, kommt man auf ein Masseverhältnis von „nur“ etwa 500.000-1.000.000. Das erscheint in der Tat zunächst riesig, bedenkt man allerdings die mittlere kin. Energie eines Gasmoleküls bei Zimmertemperatur, kann so ein Teilchen problemlos doppelte Schallgeschwindigkeit, also rund 700 m/s erreichen, in Einzelfällen natürlich noch wesentlich mehr. Ein einzelnes N2- oder O2-Molekül kann also ein Wassertröpchen im Nebel bei einem unelastischen Stoss locker wegkicken und dabei auf rund 1 mm/s beschleunigen. Das dürfte bereits weit mehr sein als die schwerkraftbedingte Sinkgeschwindigkeit. Ich spare mir es jetzt, auszurechnen, wieviele Stösse so ein Tröpchen pro Sekunde zu erwarten hat, es dürfen aber so viele sein, daß die Gewichtskraft vernachlässigbar gering wird. Die Bewegung des Tröpchen wird also vorwiegend durch Stossprozesse bestimmt.
Daß die Wassertröpfchen nicht schnell fallen, liegt einfach
daran, daß die Tröpfchen sehr klein sind ca. um 1um.
Die Masse ist im Verhältnis zur Oberfläche sehr gering.
Der Strömungswiderstand ist also groß.
Da hast Du natürlich recht. Ich behaupte aber, daß die Tröpchen, wenn sie genügend klein sind, überhaupt nicht mehr fallen.
Jörg
Hi Jörg,
wieviele Stösse so ein Tröpchen pro Sekunde zu erwarten hat,
es dürfen aber so viele sein, daß die Gewichtskraft
vernachlässigbar gering wird. Die Bewegung des Tröpchen wird
also vorwiegend durch Stossprozesse bestimmt.
ich tu mich etwas schwer mit Deiner Erklärung.
Wenn Du eine 1 g schwere Stahlkugel aus einem Kugellager nimmst, diese in einen Schraubstock einspannst, und den so zudrehst, daß auf die Kugel gerade eine beidseitige Kraft von 100 N wirkt, dann ist diese Kraft 10000 mal so groß wie die Gewichtskraft der Kugel von 10 mN (gerechnet mit g = 10 m/s^2). Hebst Du den Schraubstock nun hoch und bringst ihn in eine Lage, in der die beiden Backen-Kugel-Berührpunkte gerade übereinanderliegen, dann sind die auf die Kugel wirkenden Kräfte: 10 mN Gewichtskraft nach unten plus 10000 mal so große Kraft nach unten (vom oberen Backen) plus 10000 mal so große Kraft nach oben (vom unteren Backen). Die Kugel wird jedoch mit exakt g nach unten beschleunigt werden, wenn Du einen Krampf in die Hand bekommst und den Amboss fallen läßt.
Das Argument „Kraft A viel kleiner als Kraft B –> Kraft A vernachlässigbar“ ist doch nur stichhaltig, wenn es zur größeren Kraft keine Gegenkraft gibt, so daß sich das Paar gerade aufhebt (d. h. wenn ein 38-t-Lkw einen Fiat zieht, dann ist etwaiges zusätzliches Drücken des Fahrers am Heck vernachlässigbar).
Mit freundlichem Gruß
Martin
Hallo Florian!
Sie fallen ja eh runter.
Das nennt man dann Regen. Schon mal davon gehöhrt?
(Tschuldigung, konnt ich mir nicht verkneifen.
Gruß,
Grushnak
Hallo Martin,
ich tu mich etwas schwer mit Deiner Erklärung.
Wenn Du eine 1 g schwere Stahlkugel aus einem Kugellager
nimmst, diese in einen Schraubstock einspannst, und den so
zudrehst, daß auf die Kugel gerade eine beidseitige Kraft von
100 N wirkt, dann ist diese Kraft 10000 mal so groß wie die
Gewichtskraft der Kugel von 10 mN (gerechnet mit g = 10
m/s^2). Hebst Du den Schraubstock nun hoch und bringst ihn in
eine Lage, in der die beiden Backen-Kugel-Berührpunkte gerade
übereinanderliegen, dann sind die auf die Kugel wirkenden
Kräfte: 10 mN Gewichtskraft nach unten plus 10000 mal so große
Kraft nach unten (vom oberen Backen) plus 10000 mal so große
Kraft nach oben (vom unteren Backen). Die Kugel wird jedoch
mit exakt g nach unten beschleunigt werden, wenn Du einen
Krampf in die Hand bekommst und den Amboss fallen läßt.
Das kann man nicht so gut vergleichen, weil es sich hier um eine statische Kraft handelt, die durch eine genau gleichgroße Gegenkraft kompensiert wird.
Das Argument „Kraft A viel kleiner als Kraft B –> Kraft A
vernachlässigbar“ ist doch nur stichhaltig, wenn es zur
größeren Kraft keine Gegenkraft gibt, so daß sich das Paar
gerade aufhebt (d. h. wenn ein 38-t-Lkw einen Fiat zieht, dann
ist etwaiges zusätzliches Drücken des Fahrers am Heck
vernachlässigbar).
Bei sehr kleinen Partikeln gibt es ja wirklich keine direkte Gegenkraft. Wenn ein Gasmolekül in das Teilchen einschlägt, passiert das doch nicht gleichzeitig genau gegenüber. Vielmehr wird das Teilchen unregelmäßig umhergeschossen.
Ich habe endlich auch mal genauere Informationen zum Thema Aerosolphysik gefunden. Hier ein Vorlesungsskript:
http://www.sbg.ac.at/ipk/avstudio/pierofun/transcrip…
interessant insbesondere ab Seite 8
Auch dort ist zu lesen, daß bei Partikelgrößen