Kleiner Tropfen, große Wirkung

dab | Jeder kennt es: Schüttet man eine Flüssigkeit zu langsam aus einer Kanne, landet sie oft nicht komplett in der Tasse, sondern rinnt an der Kanne hinunter. Dieses lästige Phänomen bezeichnet man als Teapot-Effekt (teapot engl. für Teekanne). Aber nicht nur beim Tee- oder Kaffeetrinken taucht es auf, sondern auch in Labor und Rezeptur, wo es das saubere Ausgießen von Flüssigkeiten aus Standgefäßen erschwert. Wissenschaftler der TU Wien um Dr. Bernhard Scheichl untersuchten diesen rheologischen Effekt in Zusammenarbeit mit dem University College in London. Sie stellten dabei fest, dass dieses alltäglich zu beobachtende Phänomen mit der Strömungsmechanik gar nicht so einfach zu beschreiben ist. An der Unterkante des Kannenausgusses bildet sich ein Tropfen, der diese Stelle anhaltend benetzt. Wird die Flüssigkeit nun zu langsam aus der Kanne geschüttet, kann der Tropfen zu einer Umlenkung des Strahls führen, welcher dann in unerwünschter Weise an der Kanne herunterfließt. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, wie dieser Tropfen und damit die Benetzung entsteht. Dabei spielen mehrere physikalische Kräfte und Eigenschaften eine Rolle. Die Benetzung des Ausgusses ist von der Hydrophilie des Kannenmaterials abhängig. Beim Ausgießen aus der Kanne bestimmt die Gravitationskraft die Fließrichtung des Flüssigkeitsstrahls, und die Trägheitskraft sorgt dafür, dass er diese Richtung beibehält. Letzterer wirken wiederum Kapillarkräfte entgegen, die den Strahl an der Oberfläche des Kannenausgusses abbremsen, wenn ein bestimmter Winkel zwischen Flüssigkeitsoberfläche und Ausgusswand erreicht ist. Dieser Bremseffekt ist umso größer, je kleiner der Winkel und je hydrophiler das ­Kannenmaterial ist. Das zeigt, dass die physikalischen Grundlagen des Teapot-Effekts recht komplex sind. Auch wenn es unser Problem in der Praxis nicht löst, können wir zumindest den Hintergrund besser verstehen. |