Der Pilz im Pils (Folge 55)

Benötigt wird

Experiment

Da bei diesem Experiment die Bierflasche überlaufen soll, empfiehlt es sich, eine Plastikschale oder ähnliches unterzustellen. Eine der beiden Bierflaschen wird geöffnet. Die offene Flasche wird über die Schüssel gehalten und von hinten mit der Lampe angestrahlt. Dann stößt man mit dem Boden der anderen Flasche darauf. Direkt im Anschluss sind aufsteigende Blasen in Pilzform zu erkennen. Es steigt Schaum in der Flasche auf und das Bier schäumt kraftig über.

Warum?

Im Moment des Stoßes wandert eine Kompressionswelle durch die Glaswand der Bierflasche bis zum Boden. Die Welle läuft symetrisch durch die Wände und geht am Boden teilweise in die Flüssigkeit reflektiert. Die Welle läuft nach der Reflexion als Expansionswelle durch die Flüssigkeit bis zum Flüssigkeitsspiegel. Der Flüssigkeitsspiegel kann als freies Ende einer Feder betrachtet werden und führt zu einer erneuten Reflexion. Durch diese Reflexion wird die Expansionswelle zu einer Kompressionswelle und läuft durch die Flüssigkeit bis zum Boden der Flasche. Dieser Vorgang aus wechselndem hohen und niedrigen Druck läuft in einer Millisekunde ungefähr 3 mal ab. Die Wellen erzeugen an Nukleationskeimen kleine Blasen. Diese implodieren und erzeugen dabei viele Kleinstblasen. Aufgrund der größeren Oberfläche der einzelnen Kleinstblasen, können diese ungefähr 100 mal schneller wachsen, als es die einzelne große Blase konnte. Aufgrund der größeren Oberfläche kann mehr CO2 in die Bläschen wandern, bis lokal sämtliches CO2 aufgebraucht ist. Normalerweise würden die Bläschen einfach aufhören zu wachsen, allerdings steigt die Bläschenwolke Aufgrund des Auftriebs nach oben. Dies erzeugt eine Strömung, die neues CO2 an die Bläschen bringt. Durch die Strömung wachsen die Gasbläschen schneller und erzeugen einen höheren Auftrieb. Durch das schneller Aufsteigen kommt noch schneller neues CO2 an die Bläschen und es entwickelt sich "explosionsartig" der übertretende Schau,

Zeitliche lässt sich das ganze wie folgt beschreiben: - 0,1-1 ms es entstehen durch Expansions- und Kompressionswellen die ersten Blasen und implodieren - 1-10 ms es entstehen die Bläschenwolken und nimmt lokal CO2 auf - 100-1000 ms (0,1-1 s) wa entwickelt sich die zu beobachtende "Pilzsttruktur" und die Strömung, es kommt zur explosionsartigen Vergrößerung der Bläschen - 1 s das Bier läuft über

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