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Wissen Außergewöhnliche Reaktion: So gefrieren Seifenblasen
Nachrichten Wissen Außergewöhnliche Reaktion: So gefrieren Seifenblasen
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17:00 18.06.2019
Eine Seifenblase bei -18 Grad: Die umherwirbelnden Eiskristalle erinnern an eine Schneekugel. Quelle: Farzad Ahmadi/Christian King/dpa
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Wenn Seifenblasen gefrieren, wachsen zunächst auf ihrer Oberfläche verteilt Eiskristalle. Die Kristalle werden immer größer, bis die komplette Blase vereist ist. Dieser „Schneekugel-Effekt“ sieht zum einen sehr schön aus, ist aber auch ungewöhnlich – Tropfen oder Pfützen beispielsweise erstarren normalerweise von einer Seite her. Eine Analyse zum Gefrieren von Seifenblasen stellen Wissenschaftler im Fachjournal „Nature Communications“ vor.

Schneekugel-Effekt – das wurde beobachtet:

Die Forscher setzten eine Seifenblase in einem minus 18 Grad kalten, begehbaren Gefrierschrank auf einen ebenso kalten Untergrund. Den Gefriervorgang erfassten sie mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. Demnach fließt die Seifenflüssigkeit, sobald sie den kalten Untergrund berührt, auf der Blasenoberfläche nach oben. Nach etwa einer Sekunde erscheinen winzige Eiskristalle und werden von der aufsteigenden Flüssigkeit mitgerissen.

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Hunderte dieser Kristalle wirbeln schließlich wild auf der Seifenblasenoberfläche umher – das nennen die Forscher den Schneekugel-Effekt. Nach ein paar Sekunden verschwinden die aufsteigenden Schwaden und die Kristalle werden immer größer. Sie verbinden sich, bis die komplette Blase nach etwa zehn Sekunden gefroren ist.

Doch wie entstehen die aufsteigenden Schwaden, die letztlich für den Schneekugel-Effekt verantwortlich sind? Den Forschern zufolge ist der sogenannte Marangoni-Effekt die Ursache, ausgelöst durch die sogenannte Gefrierwärme. Diese Wärme wird freigesetzt, wenn die Seifenblase beginnt, am kalten Untergrund zu gefrieren.

Marangoni-Effekt lässt Kristalle wirbeln

Der Marangoni-Effekt entsteht unter anderem bei Flüssigkeiten mit Temperaturunterschieden. Das ist bei der Seifenblase der Fall, weil durch die Gefrierwärme der untere Teil der Blase wärmer geworden ist. Höhere Temperatur bedeutet eine niedrigere Oberflächenspannung. Die Flüssigkeit fließt von unten – dem wärmeren Bereich mit niedrigerer Oberflächenspannung – nach oben – zum kühleren Bereich mit höherer Oberflächenspannung.

Und noch etwas haben die Forscher herausgefunden: Die Eiskristalle entstehen nicht einfach auf der Blasenoberfläche. Sie bilden sich an der Kontaktfläche zwischen Untergrund und Seifenblase und werden von dort – noch winzig klein – durch den Marangoni-Effekt mit nach oben gerissen. Die Wissenschaftler beschreiben das Gefrieren von Seifenblasen als von Grund auf verschieden von dem bei Flüssigkeiten mit Volumen.

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Von RND/dpa