10 Beispiele aus der Praxis für Oberflächenspannung

Oberflächenspannung entsteht, weil Moleküle an einer Flüssigkeitsoberfläche weniger Nachbarn haben als Moleküle in der Masse. Die unausgeglichenen Kohäsionskräfte verleihen der Oberfläche ein elastisches, membranartiges Verhalten, quantifiziert als Energie pro Flächeneinheit (J/m²) oder entsprechend Kraft pro Längeneinheit (N/m). Wasser bei 20°C: γ &ca. 72 mN/m.

  1. Wasserläufer gehen auf einem Teich. Das Gewicht des Insekts wird durch Verformung der Oberfläche getragen, nicht durch Schweben im archimedischen Sinne.
  2. Regentropfen sind nahezu kugelförmig. Die Oberfläche wird für ein festes Volumen minimiert.
  3. Quecksilber perlt auf Glas. Die Kohäsionskräfte in Quecksilber übersteigen die Adhäsionskräfte zu Glas.
  4. Kapillarer Aufstieg in einem dünnen Röhrchen. Höhe h = 2γcosθ/(ρgr).
  5. Reinigungsmittel, das Fett auflöst. Tenside senken γ, sodass das Fett emulgiert werden kann.
  6. Seifenblasen. Zwei Luft-Flüssigkeits-Grenzflächen ergeben den ikonischen kugelförmigen, dann schillernden Film.
  7. Tränentropfen in den Augen. Stabiler dünner Film, der durch Tenside in der Tränenflüssigkeit aufrechterhalten wird.
  8. Mückenlarven hängen an der Wasseroberfläche. Der Atemsiphon durchdringt einen endlichen Spannungsfilm.
  9. Farb- und Tintenstrahltropfen. Tropfenbildung und Abschnürung werden durch γ gegenüber viskosen und Trägheitskräften bestimmt.
  10. Durch Oberflächenspannung angetriebene Mikromaschinen. Lab-on-a-Chip-Geräte nutzen den Marangoni-Fluss, der durch Gradienten in γ erzeugt wird.

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