ETH Lausanne

02. Dezember 2019 14:28; Akt: 03.12.2019 10:18 Print

Student löst 100 Jahre altes Physikrätsel

Warum steckt eine Luftblase in einem engen, vertikalen Rohr mit Flüssigkeit fest, statt aufzusteigen? Wassim Dhaouadi kann als Erster die Frage beantworten.

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Ein EPFL-Student hat ein 100 Jahre altes physikalisches Rätsel gelöst: Warum steckt eine Luftblase in einem engen, vertikalen Rohr mit Flüssigkeit fest, statt aufzusteigen? Der Forscher konnte das Phänomen extrem präzise vermessen und so erklären, was dabei vor sich geht.

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Physik im Alltag: Im Mineralwasser mit Kohlensäure steigen die Luftbläschen an die Oberfläche. Dieses Phänomen lässt sich mit den Gesetzen der klassischen Physik leicht erklären. Aber warum bleibt eine Luftblase bewegungslos, wenn sie sich in einer Röhre mit wenigen Millimetern Durchmesser befindet?

Mehrere Forscher konnten das Rätsel nicht lösen

Die Mechanismen hinter diesem Phänomen, das vor 100 Jahren erstmals beschrieben wurde, sind bis heute rätselhaft. Eigentlich sollte die Blase nicht auf Widerstand stossen und einfach aufsteigen. Es sei denn, die Flüssigkeit ist in Bewegung, schrieb die ETH Lausanne (EPFL) in einer Mitteilung vom Montag.

Vor fast 60 Jahren hatte der Wissenschaftler Francis Bretherton versucht, dieses Phänomen zu erklären, indem er sich auf die Form der Blase fokussiert hatte. Andere Theoretiker argumentierten, dass der Grund für das Feststecken der Blase in einem ultradünnen Flüssigkeitsfilm liege, der sich zwischen der Blase und der Innenwand des Rohrs befinde. Keine dieser Theorien erklärt jedoch die beteiligten Mechanismen vollständig.

Extrem langsame Bewegung

Wassim Dhaouadi, Bachelor-Student am Labor von John Kolinski an der EPFL, konnte erstmals die ultradünne Schicht zwischen der Blase und der Rohrwand beobachten, messen und ihre Eigenschaften beschreiben. Seine Ergebnisse veröffentlichten er und Kolinski im Fachjournal «Physical Review Fluids». Darin beschreiben die Forscher, dass die Blase nicht, wie bisher angenommen, tatsächlich im Rohr stecken bleibt, sondern sich extrem langsam bewegt. Eine Bewegung, die mit blossem Auge nicht zu sehen ist.

Um die Flüssigkeitsschicht zu beobachten, die nur wenige Millionstel Millimeter misst, verwendeten Wassim Dhaouadi und John Kolinski ein sogenanntes interferometrisches Verfahren. Dabei wird Licht auf die Blase im Rohr gerichtet und die Intensität des reflektierten Lichts analysiert. Durch Analyse der Interferenz zwischen dem von der Innenfläche des Rohres reflektierten Licht und dem von der Blasenfläche reflektierten Licht konnten die Forscher die Schicht zwischen Blase und Rohroberfläche sehr präzise messen.

Relevant sind die Ergebnisse beispielsweise auch für die Untersuchung von Phänomenen bei der Bewegung von Flüssigkeiten im Nanobereich, beispielsweise in biologischen Systemen, hielt die EPFL in der Mitteilung fest.

(leg/sda)

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Die beliebtesten Leser-Kommentare

  • Expat am 02.12.2019 14:39 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Gratualation

    Ich habe Respekt vor seiner Leistung, fairerweise muss aber auch gesagt werden, dass keiner seiner Vorgänger über solch präzise Messgeräte und ein ETH Umfeld verfügte.

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  • Marco am 02.12.2019 15:21 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Galileo Galilei

    Einer hat es schon immer gewusst! Und sie bewegt sich doch!

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  • Thomas A. am 02.12.2019 18:15 Report Diesen Beitrag melden

    Bachelor

    An die vielen Neider und Unwissenden: Das hier ist kein Thema zum Bachelor auf 3+ oder RTL2. Ihr beweist mit eurem Unwissen nur euren verengten Horizont. Und bei euch bewegt sich die Luftblase leider nicht zwischen den Ohren.

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Die neusten Leser-Kommentare

  • Sam Brian am 03.12.2019 22:11 Report Diesen Beitrag melden

    Man hätte...

    ... einfach nur mich fragen müssen, dann hätte man die korrekte Antwort bekommen.

  • Manel R. am 03.12.2019 20:20 Report Diesen Beitrag melden

    Bewundernswert und sicherlich grosse Leistung...

    ...aber in hundert Jahren hat noch niemend ein solches Röhrchen über längere Zeit stehen lassen und bemerkt, dass das Bläschen sich doch bewegt? hm...naja komme nicht vom Fach und möchte seine Leistung nicht mindern...trotzdem erscheint es mir komisch...ausser das blässchen benötigt 1000 Jahr bis es ganz oben ist... ;)

  • Schlauberger am 03.12.2019 19:27 Report Diesen Beitrag melden

    wo ein Körper ist, kann kein anderer sein

    Weil die Flüssigkeit oberhalb der Luftblase nach unten drückt...die Luftblase kann sich aber nicht seitlich nicht mehr ausdehnen weil vom Rohr eingeengt. Somit steckt die Blase fest. Mannomann war das das Rätsel?

  • Walter am 03.12.2019 17:20 Report Diesen Beitrag melden

    Es lebe die Spitzenforschung

    Das ist ein Rätsel, auf dessen Lösung die Welt sehnlichst gewartet hat.

  • Leila am 03.12.2019 16:00 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    Super

    Gratulation super hat das der tunesische Student gemacht! Neue Entdeckung und neuer Fortschritt für unser Land. Danke Wassim Dhaouadi für diese sehr gute Physikrätsel Lösung! Bravo! Hast du gut gemacht!