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Physik mit Seifenblasen



Mit Seifenblasen lassen sich einfache Experimente realisieren, die Einblick in komplexe, physikalische Zusammenhänge erlauben. Dies hat so prominente Physiker wie den Physiknobelpreisträger Pierre-Gilles de Gennes (1932-2007) fasziniert, in dessen Nobelpreisrede über weiche Materie Untersuchungen an Seifenblasen und Seifenfilmen ausführlich Erwähnung finden.  Am Institut für Materialphysik im Weltraum beschäftigen sich Schülerpraktikanten mit der faszinierenden Welt der Seifenblasen. In einer Reihe von Experimenten wird hier das Einfrieren von Seifenblasen untersucht. Diese Experimente sind eingebettet in die Forschung zum mikroskopischen
Verständnis von Erstarrungsphänomenen am Institut für Materialphysik, wo hierzu sowohl Laborexperimente als auch Experimente unter reduzierter Schwerkraft durchgeführt werden.

Seifenlösungen erlauben die Bildung von Blasen, da sie spezielle Moleküle, sog. Tenside (engl. "surfactants") enthalten, die an ihren Enden ganz unterschiedlich auf Wasser reagieren: Das eine Ende ist wasserabweisend (hydrophob), das andere Ende aber hydrophil, d.h. es zieht Wassermoleküle an.  Bei der Bildung von Blasen bilden die Tensidmoleküle eine Schutzschicht auf der Wasseroberfläche (sowohl im Inneren als auch auf der Außenhaut der Seifenblase) und sie verringern die Oberflächenspannung von Wasser. Eine kugelförmige Gestalt bildet sich aus, da so die Oberfläche minimiert wird.

Den Praktikanten steht für ihre Experimente eine Hochgeschwindigkeitskamera zur Verfügung, die Aufnahmen mit mehr als 1000 Bildern pro Sekunde ermöglicht. Dies erlaubt die Beobachtung von Prozessen auf einer Millisekundenskala. Diese Zeitauflösung reicht aus, um das Zerplatzen von Seifenblasen zu filmen (siehe nebenstehenden Film).

Die Experimente zur Erstarrung der Seifenblasen werden in einer Kältekammer durchgeführt, in der Temperaturen von bis zu -40 Grad Celsius realisiert werden können.


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