Ph 08

Heimversuche

David gegen Goliat

Aus Fernsehsendung Kopfball des WDR vom 21. Februar 1999

In einer gerundeten Schale "kleben" zwei gleich große Seifenblasen nebeneinander. Die Trennfläche zwischen den beiden schillernden Halbkugeln verläuft dabei senkrecht zur Schale. Eine der beiden Blasen wird nun weiter aufgepustet. Dabei wölbt sich die Trennfläche der kleineren Blase in die der größeren hinein.





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vorab: Was passiert mit der Trennfläche?

Warum verschiebt sich die Trennfläche in Richtung der größeren Seifenblase?

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Wie entstehen eigentlich Seifenblasen?

Die einzelnen Seifenmoleküle, die die Seifenblase bilden, kann man sich räumlich vorstellen wie Stecknadeln: Sie besitzen einen kleinen Kopf und einen langen Schwanz. Solche Moleküle sind in einer gewissen Art "Zwitter". Ihr Kopf ist leicht in Wasser, der Schwanz leicht in Fetten löslich - also wasserabstoßend. Wenn man nun einige Tropfen Seifen- bzw. Tensidlösung ins Wasser gibt, tummeln sich die einzelnen Tensidmoleküle in Entenmanier an der Wasseroberfläche: Köpfchen in das Wasser, Schwänzchen in die Höh'.

Wenn man nun eine Seifenblase macht, erhebt sich diese Schicht zur Halbkugel. An deren Oberfläche liegen die länglichen Moleküle alle geordnet nebeneinander, wie Stecknadeln, die auf einem Stopfpilz stecken. Untereinander üben sie Anziehungskräfte aus. Dies führt an der Oberfläche zu einem gewissen Druck (Oberflächenspannung): Die Seifenblase "möchte" sich also möglichst verkleinern.

Bläst man die Seifenblase auf, verrichtet man Arbeit gegen diesen Druck. Die Molekülreihe an der Oberfläche wird auseinandergezogen. Bevor Lücken entstehen, wandern aber schon neue Seifenmoleküle aus der Seifenlauge nach und füllen die Lücken aus (sonst würde die Blase zerplatzen). Somit bleibt also die Oberflächenspannung immer gleich. Der Druck im Innern nimmt aber mit wachsendem Radius ab! Sie kennen dieses Phänomen ja auch vom Luftballon aufblasen. Anfangs geht es sehr schwer (sie müssen einen hohen Druck überwinden). Dann geht es immer leichter, bis der Ballon schließlich platzt.

Übertragen auf unser Experiment "David gegen Goliath" bedeutet dies also, dass der Druck in der kleineren Seifenblase größer ist als in der größeren: Die Trennfläche der kleineren Blase schiebt sich in die größere hinein.

Das ist übrigens auch der Grund dafür, wieso bei zwei unterschiedlich stark aufgeblasenen Seifenblasen , die man über einen Strohhalm miteinander verbindet, die kleinere die größere weiter aufpumpt. Bei verbundenen Luftballons, die eine Gummimembran als Hülle haben, ist die Sache viel komplizierter. Hier kann man je nach Größe der beiden Luftballons alles beobachten. Ist der kleine sehr klein, bläst er den größeren auf, sind beide vergleichbar groß, aber nicht sehr groß, tun sie sich gar nichts, sind aber beide sehr groß, so gleichen sich ihre Größen an. Probiert es aus!


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Die Oberflächenspannung ist eine Materialkonstante - sie verändert sich also nicht und bleibt gleich.