Studie zur Tropfenbildung 14.08.2013, 16:34 Uhr

Die Reise der Fettaugen auf der Suppe

Die Entstehung von Tropfen auf der Oberfläche von nicht-mischbaren Flüssigkeiten ist ein alltägliches Phänomen. In einer Studie haben Mathematiker und Physiker gemeinsam versucht, die Reise der Tropfen auf ihrem Weg in einen Zustand des Gleichgewichtes nachzuvollziehen.

Fettaugen auf der Suppe sind ein Beispiel für Tropfenbildung auf der Oberfläche von nicht-mischbaren Flüssigkeiten. Diesem Phänomen haben sich jetzt Wissenschaftler noch einmal intensiv gewidmet. 

Fettaugen auf der Suppe sind ein Beispiel für Tropfenbildung auf der Oberfläche von nicht-mischbaren Flüssigkeiten. Diesem Phänomen haben sich jetzt Wissenschaftler noch einmal intensiv gewidmet. 

Foto: Zott

Über die kleinen, glänzenden Fettaugen, die auf der Hühnersuppe schwimmen, macht sich der Hühnersuppenliebhaber nur wenig Gedanken. Eine Gruppe von Physikern und Mathematikern interessierte dieses alltägliche Phänomen jedoch so sehr, dass sie in einer Studie untersucht haben, wie solche flüssigen Tropfen zustande kommen.

Tropfen versuchen einen Zustand des Gleichgewichtes zu erreichen

Theorie und Praxis waren in der Studie, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt und jetzt im European Physical Journal veröffentlicht wurde, gleichermaßen gefragt. Die Mathematikprofessorin Barbara Wagner von der Technischen Universität Berlin lieferte das theoretische Modell und Physikprofessor Ralf Seemann von der Universität des Saarlandes führte die Versuche durch.

„Die kleinen Fetttropfen, die auf einer Suppe oder auch auf Wasseroberflächen schwimmen, entstehen aus einem anfänglich gleichmäßigen Ölfilm“, erklärt Ralf Seemann. Wie bei allen natürlichen Systemen streben auch die Öltropfen an, einen Zustand des Gleichgewichts zu erreichen. „Die Tropfen sind bestrebt, ihre Oberflächenspannung zu minimieren und dadurch in einen stabilen Zustand zu kommen. Hat sich dieses Gleichgewicht eingestellt, haben die Fettaugen eine linsenähnliche Form, die durch die Oberflächenspannungen der beteiligten Grenzflächen bestimmt ist.“

So entwickelt sich ein Tropfen: Die Entwicklung endet, wenn der Tropfen seine linsenfömige Gleichgewichtsform erreicht hat, oder wie in dem gezeigten Beispiel die untere Flüssigkeitsschicht sehr dünn ist. In diesem Fall bleibt der Tropfen instabil.

So entwickelt sich ein Tropfen: Die Entwicklung endet, wenn der Tropfen seine linsenfömige Gleichgewichtsform erreicht hat, oder wie in dem gezeigten Beispiel die untere Flüssigkeitsschicht sehr dünn ist. In diesem Fall bleibt der Tropfen instabil.

Quelle: AG Prof. Seemann/Saar-Uni

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Infineon-Firmenlogo
Senior Manager IT MES (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
Infineon-Firmenlogo
Ingenieur Prüftechnik Leistungshalbleitermodule (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
Infineon-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektrotechnik (w/m/div)* Infineon
Warstein Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Bauleiter*in (m/w/d) für Großprojekte der Bereiche Infrastruktur (Freileitung, Kabeltiefbau, Bahn) THOST Projektmanagement GmbH
Nürnberg,Hannover,Hamburg Zum Job 
CARVEX Verfahrenstechnologie für Lebensmittel und Pharma GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) CARVEX Verfahrenstechnologie für Lebensmittel und Pharma GmbH
Bad Hönningen Zum Job 
ABL GmbH-Firmenlogo
Senior Software Developer (m/w/d) eMobility ABL GmbH
Lauf a. d. Pegnitz Zum Job 
Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Versuchsingenieur (m/w/d) Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
Biberach Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Java Entwickler / Informatiker (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur EPLAN P8/ELCAD (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Brunel-Firmenlogo
Elektroniker/Elektrotechniker (w/m/d) Brunel
Dortmund Zum Job 
Triathlon Batterien GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Arbeitsvorbereitung Batteriemontage / Batteriefertigung für Lithium-Ionen-Batterien Triathlon Batterien GmbH
Glauchau Zum Job 
Murrelektronik-Firmenlogo
Embedded Software Funktionstester / Applikationstester (m/w/d) Murrelektronik
Oppenweiler, Kirchheim unter Teck (Home-Office) Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Sales Manager - Deployable Solutions (d/m/w) Airbus
Raum Friedrichshafen Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Synthetic Imagery & Sensor Simulation System Engineer Airbus
Raum Toulouse (Frankreich) Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Synthetic Imagery & Sensor Simulation System Engineer Airbus
Raum Toulouse (Frankreich) Zum Job 
Collins Aerospace-Firmenlogo
Produktionsplaner (m/w/d) Collins Aerospace
Nördlingen Zum Job 
Collins Aerospace-Firmenlogo
Strategischer Einkäufer (m/w/d) Collins Aerospace
Nördlingen Zum Job 
Deutsche Aircraft GmbH-Firmenlogo
Systems Engineer - Cooling Systems Power Electronics (f/m/d) Deutsche Aircraft GmbH
Weßling Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger (m/w/d) Anlagensicherheit TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH
Darmstadt Zum Job 
TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Elektrotechnik (m/w/d) TÜV Technische Überwachung Hessen GmbH

Für ihre Versuche haben die Wissenschaftler nicht-mischbare flüssige polymere Stoffe, so genannte Polymerschmelzen verwendet, die mit ihren temperaturabhängigen Viskositäten besser geeignet sind als Wasser. Außerdem können die Schmelzen auch eingefroren werden, ohne dass sie ihre Form verändern. „Damit die Gravitation die Ergebnisse nicht beeinflusst, haben wir die Experimente zudem an nur einem Mikrometer großen Tropfen durchgeführt. Diese sind circa 100-mal kleiner als das menschliche Haar“, erklärt Seemann.

Stabilität der Tropfen hängt von der darunterliegenden Flüssigkeitsschicht ab

In ihrer Studie konnten die Forscher zeigen, dass die Bildung der Tropfen von den Eigenschaften der Flüssigkeit und der Dicke der Flüssigkeitsschicht abhängen, auf der sie schwimmen. Bei dem Versuch der Tropfen, eine stabile Form einzunehmen, entsteht eine Bewegung, die wiederum ein Strömungsprofil verursacht, das noch tief in der darunterliegenden Flüssigkeit zu spüren ist. „Wir wussten, dass es dieses Strömungsfeld gibt, waren aber überrascht, dass es so tief in die untere Flüssigkeitsschicht hinunter reicht“, sagte Seemann gegenüber ingenieur.de.

Als Ergebnis ließe sich festhalten, dass „die dynamische Tropfenform und die Zeit, in der sich der Tropfen bildet, empfindlich von der Viskosität und der Dicke der darunterliegenden Flüssigkeitsschicht abhängt“, so Seemann. Je dicker die Flüssigkeitsschicht, desto schneller finden die Tropfen ins Gleichgewicht. Umgekehrt kann es möglich sein, dass bei einer sehr dünnen Schicht die Tropfen nicht in der Lage sind je ihre Gleichgewichtsform zu erreichen.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.