Rakete 2.0 (Folge 58)

Benötigt wird

Experiment

Der verwendete flüssige Stickstoff hat eine Temperatur von rund -198°C. Das Experiment sollte nur mit geeigneter Schutzkleidung durchgeführt werden. Da die Flasche unkontrolliert durch die Luft fliegen kann, sollte das Experiment im freien mit genügend Sicherheitsabstand zu Personen und Gebäuden durchgeführt werden. Die Flasche wird zu 2/3 mit Wasser gefüllt. Dann wird vorsichtig flüssiger Stickstoff in die Flasche gegossen. Wenn eine Schicht flüssiger Stickstoff auf dem Wasser "schwimmt" wird die Flasche schnell umgedreht. Die Flasche fliegt sofort in die Höhe, dass Wasser schießt dabei aus der Öffnung der Flasche.

Warum?

Das erste physikalische Phänomen, der sogenannte Leidenfrosteffekt" zeigt sich, wenn der flüssige Stickstoff auf dem Wasser "schwimmt". Der Kalte Stickstoff verdunstet beim Kontakt mit dem Wasser schlagartig. Die dabei entstehende Gasschicht wirkt als Isolator und verhindert, dass der restliche Stickstoff in der Flasche sofort verdampft. Beim Umdrehen der Flasche kommt es zu einer staken Durchmischung der beiden Flüssigkeiten. Somit vergrößert sich schlagartig die Oberfläche zwischen flüssigem Stickstoff und Wasser. Die folge ist ein verdampfen des Stickstoffs welcher dann einen Druck in der Flasche erzeugt. Dieser Druck presst das Wasser aus der Flasche heraus. Gemäß dem Newtonschen Axiom Actio=Reactio bewegt sich die Flasche mit dem gleichen Impuls wie das Wasser allerdings in die entgegengesetzte Richtung. Da der Impuls das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit ist, muss die Flasche aufgrund des deutlich geringeren Gewichtes (im Verhältnis zum Wasser) eine viel höhere Geschwindigkeit besitzen um den gleichen Impuls zu haben. Der Impuls reicht aus, um die Flasche ohne Probleme 20-30 Meter in die Höhe zu schießen.

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