Das Innere der Vakuumglocke ist frei von Luftmolekülen, sodass sich beispielsweise Schallwellen nicht ausbreiten können: Im Vakuum kann man nichts hören. Bild: DLR (CC-BY 3.0)

Schon 1654 überraschte der Bürgermeister von Magdeburg, Otto von Guericke, den damaligen deutschen Kaiser mit einem spektakulären Experiment zum Thema Vakuum: 16 Pferde brachten nicht auseinander, was allein der Luftdruck zusammenhielt – nämlich die beiden Hälften einer großen Kugel aus Kupfer. Wie war das möglich? Kann es einen vollständig leeren Raum geben? Und hat das etwas mit Schwerelosigkeit zu tun?

Untersucht den Einfluss von Luftmolekülen auf das Verhalten von Objekten und auf physikalische Prozesse mit Glasrohr und Vakuumglocke. Fällt oder schwebt die Feder im luftleeren Raum? Hört man eine Klingel im Vakuum läuten? Behält ein Luftballon im Vakuum seine Form? Zieht aus den Experimenten eure Rückschlüsse. Was muss man beachten, wenn man Geräte baut, die im Vakuum funktionieren sollen? Und welche Probleme können sich für die Konstruktion von Satelliten und Raumfahrzeugen ergeben?

Vakuumtechnik

Heute ist die Vakuumtechnik in vielen Bereichen unverzichtbar. Zahlreiche physikalische, chemische und biologische Vorgänge lassen sich nur unter Vakuumbedingungen untersuchen. So werden Raketenmotoren in riesigen Vakuum-Prüfständen auf ihre Weltraumtauglichkeit getestet. Kometenforschung wird in Vakuumkammern betrieben. Falltürme werden luftleer gepumpt, denn Schwerelosigkeit im freien Fall lässt sich über längere Zeit nur durch Ausschluss der Luftreibung erreichen. Aber auch die Industrie kommt ohne das Vakuum nicht aus. Lebensmittel wie Kaffee und eingemachtes Obst werden auf dieser Basis konserviert und verschiedene technische Anwendungen, wie z.B. Pumpen in der Medizintechnik oder Staubsauger, arbeiten damit.

Alles nur heiße Luft?

Otto von Guerickes Experiment wird im DLR_School_Lab überprüft. Bild: DLR

Erfahrt selbst, wie stark der Luftdruck ist und findet heraus, ob ihr unsere Nachbauten der Magdeburger Halbkugeln nicht doch auseinander reißen könnt. Nicht nur Luft, auch Wasser besteht aus Molekülen, die sich ständig bewegen. Wodurch wird das Verhalten der Gas- und Wassermoleküle beeinflusst? Kocht Wasser immer bei 100 Grad Celsius? Könnt ihr euch erklären, warum ein Frühstücksei auf dem Mount Everest länger kochen muss als bei euch zu Hause?