Wird über einen Eisblock ein Draht gespannt, an dessen Enden sich Gewichte
befinden, so wandert dieser langsam durch den Eisblock hindurch. Der
Eisblock wird also durch den Draht zerschnitten. Oberhalb des Drahtes
friert das Eis wieder zusammen.
Wird über einen Eisblock ein Draht gespannt, an dessen Enden sich Gewichte
befinden, so wandert dieser langsam durch den Eisblock hindurch. Der
Eisblock wird also durch den Draht zerschnitten. Oberhalb des Drahtes
friert das Eis wieder zusammen.
In einer Reihe von Büchern und auf vielen Internet-Seiten findet man die Behauptung, dass dieser Effekt auf Druckschmelzen beruhe. Der Druck, den der Draht auf das Eis ausübt, führe aufgrund der Dichteanomalie des Wassers zu einer Temperaturerhöhung, die das Eis zum Schmelzen bringt.
Dem ist nicht so. Die Temperaturerhöhung, die man z.B. mit der Clausius-Clapeyron-Gleichung abschätzen kann, beträgt nur einen kleinen Bruchteil eines Grades und ist viel zu gering, um den Effekt hervorzurufen. Das Rätsel löst sich, wenn man statt des Drahtes einen Nylonfaden gleicher Dicke verwendet. In diesem Fall schmilzt das Eis nicht. Nylon ist ein schlechter Wärmeleiter. Man erkennt: im Falle des Metalldrahtes wird das Schmelzen durch die Wärme hervorgerufen, die der Draht von den Gewichten auf das Eis überträgt.
Zerschneiden eines Eisklotzes (Uni Stuttgart)
W. Demtröder: Experimentalphysik 1, Springer, Berlin, 2008, Kap.
10.4.2.d
S.C. Colbeck: Pressure melting and ice skating, Am. J. Phys. 63
(1995) 888.
Mit dem Thema des durchgeschnittenen Eisblockes ist das
Schlittschuhlaufen verwandt. Zwischen den Kufen von Schlittschuhen und
dem Eis befindet sich eine dünne Schicht Wasser, auf der die
Schlittschuhe gleiten. Hier gibt es die entsprechende, häufig
verbreitete Behauptung, dass das Eis unter den Schlittschuhen durch den
ausgeübten Druck schmelze und dadurch die Wasserschicht entsteht.
Diese Erklärung ist ebenso falsch wie die analoge beim durchgeschnittenen Eisblock. Man nimmt stattdessen an, dass die Reibungswärme als auch das "Oberflächenschmelzen" die dünne Wasserschicht hervorrufen. Unter Oberflächenschmelzen versteht man die Bildung einer Wasserschicht ohne Einwirkung von Druck.
Schlittschuhlaufen: Warum ist Eis so glatt? (Welt der Physik)
Sind Eis-Oberflächen fest oder flüssig? (Uni Stuttgart)
S.C. Colbeck: Pressure melting and ice scating, Am. J. Phys. 63
(1995) 888.
"Glas ist nicht fest, es fließt, wie alte Kirchenfenster beweisen, die unten
dicker sind als oben."
Stimmt auch nicht! Das Glas fließt nicht im Laufe historischer Zeiten nach unten. Die entsprechende Zeitskala ist sehr viel größer.
Die Unregelmäßigkeiten von Kirchenfenstern, sofern sie denn vorhanden sind, sind stattdessen das Resultat des Herstellungsprozesses.
Starre Fenster (Die Zeit)
Das Rätsel der fließenden Kirchenfenster (scinexx)
E.D. Zanotto:
Do cathedral glasses flow?
Am. J. Physics 66 (1998) 392-395
P.K. Gupta, E.D. Zanotto:
Do cathedral glasses flow? — additional remarks
Am. J. Phys. 67 (1999) 260-262.
In vielen Lehrbüchern der Quantenmechanik wird die Ganzzahligkeit des Bahndrehimpulses damit begründet, dass die Wellenfunktion stetig und eindeutig sein müsse. Da die Abhängigkeit vom Azimuthalwinkel φ durch exp( i m φ ) gegeben ist, wobei m die magnetische Quantenzahl ist, müsse also m ganzzahlig sein.
Dieses Argument geht fehl, wie schon Wolfgang Pauli gezeigt hat. Zwar muss das Betragsquadrat der Wellenfunktion stetig und eindeutig sein, nicht aber notwendigerweise die Wellenfunktion selbst. Man benötigt weitere Voraussetzungen über die Wellenfunktionen, um die Ganzzahligkeit des Bahndrehimpulses zu begründen.
W. Pauli, Helv. Phys. Acta 12 (1939) 147
C. Noack, Bemerkungen zur Quantentheorie des
Bahndrehimpulses, Physikalische Blätter 41 (1985) 283
G. Münster, Quantentheorie, de Gruyter, 2010
Vögel scheinen häufig auf Hochspannungsleitungen zu sitzen, ohne dass es
ihnen etwas ausmacht. Physiker sind geneigt, hierfür Erklärungen abzugeben
nach dem Muster: die Füße der Vögel sind so nahe beieinander, dass keine
nennenswerte Spannung auftritt.
Quatsch! Vögel sitzen nicht auf Hochspannungsleitungen. Sie sitzen auf dem Erdseil, das keine Spannung führt. An der Oberfläche der Leiterseile treten starke Feldstärken auf, welche zu merklichen Vibrationen und Strömen im Körper führen würden, die einen Vogel sehr stören würden.
A. Donges:
Setzen sich Vögel wirklich auf Hochspannungsleitungen?
MNU 53 (2000) 354
H.J. Schlichting:
Hoch hinaus, Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2010, S. 30
(In diesem Aufsatz gibt es ein paar Ungenauigkeiten. Es muss 60 kV statt
60 kW heißen, Aussagen zu den Leitungen stimmen nicht ganz und
es sind in erster Linie die Koronaentladungen, welche den Vögeln zu schaffen
machen.)
Ein beliebter Schulversuch geht so: eine brennende Kerze steht in einer
Schüssel, die mit Wasser gefüllt ist. Die Kerze ragt natürlich über die
Wasseroberfläche hinaus. Nun wird ein umgedrehtes Glas über die Kerze
gestülpt. Diese verlischt bald und der Wasserpegel im Glas steigt.
In vielen Texten findet man folgende
Erklärung: die brennende Kerze verbraucht Sauerstoff, daher wird das
Gasvolumen geringer, es entsteht ein Unterdruck und das Wasser steigt.
Z.B.
Bayerischer Bildungs- und Erziehungsplan
Kann das stimmen? Jein, ganz so einfach ist es nicht. Zwar wird Sauerstoff verbraucht, solange die Kerze noch brennt, aber dafür entsteht ja Kohlendioxid und Wasserdampf. Was ist also los? Nun, der Wasserdampf schlägt sich an der Wand des Glases nieder und das Kohlendioxid löst sich teilweise im Wasser. Hinzu kommt die Abkühlung des Gases. Durch diese Vorgänge kommt ein Unterdruck zustande, der den Pegelstand zum Steigen bringt.
J.B. Caplan, H.J. Gerritsen, J.S. LeDell,
The Hidden Complexities of a "Simple" Experiment,
The Physics Teacher 32 (1994) 310-314.
Eine Kerze fährt Aufzug (Experimentis)