An die Physiker unter Euch und an alle Anderen: Wieso passiert das hier (siehe Foto unten)?
Beschreibung: Ich mache mir jeden Morgen meinen Grünen Tee aus losen Teeblättern, die ich durch ein Sieb gieße. Natürlich kommt trotzdem immer etwas "Prütt" mit in die Tasse. Wenn ich den Tee getrunken habe, bleibt immer eine Neige übrig, ganz wenig, mit diesem "Prütt". Wenn ich die Tasse jetzt in die Spüle stelle und nur "einen Schuss" Wasser dazu gebe (ca. einen Finger breit, s.o.), ist der "Prütt" im ersten Moment natürlich über die ganze Fläche verteilt, aber innerhalb weniger Sekunden ergibt sich das Bild oben, er wird also in der Mitte konzentriert.
Sieht echt so aus, als wäre da eine Menschenmenge auf einem Platz verteilt und plötzlich gibt es genau in der Mitte etwas umsonst. 😉
WARUM?
Also WAS passiert da physikalisch?
Klappt auch, wenn ich die Tasse voll mache.
Bin gespannt auf Eure Erklärungen. Auch Laienmeinungen und -vermutungen sind mir natürlich willkommen.
P.S.: Der Tassenboden ist NICHT fühlbar gewölbt.
P.P.S: Ich stelle gerade fest, wenn ich das Ganze eine Zeitlang stehen lasse, löst sich der "Pulk" wieder auf!?
7 Antworten
Das sind molekulare Wechselwirkungen mit der Tassenwand bzw den umgebenden Stoffen. Die Atome der Teeblättchen und diejenigen der Tassenwand/randes stossen sich aufgrund der negativ geladenen Elektronen in ihren Atomhüllen leicht ab - folglich sammeln sich die Teeblättchen in der Mitte, wo der Abstand zur Tasse überall am grössten ist und die Abstossung von allen Seiten etwa gleich gross.
Erst nach Stunden beginnt es sich zu verteilen, wenn per Zufall irgendwo ein kurzfristiges Dipolmoment entstanden ist, sprich wenn die Elektronen auf der Schale eines Atomes (die sich ja extrem schnell immer um den Kern bewegen) alle auf einer Seite sind. Diese Seite wird dann negativ und die andere, „nackte“ Seite positiv polarisiert.
Diese Polarisierung polarisiert ihrerseits dann die umliegenden Atome wieder etc… folglich löst sich die Formation auf, da die Abstossung von der Tassenwand gebrochen wurde. Und die Teilchen schwimmen wieder frei herum.
Wenn du sie noch lange so stehen lässt, werden sie sich vermutlich irgendwann wieder in der Mitte ansammeln, da so ein kurzfristiges Dipolmoment nicht ewigs anhält :)
(1) Du tust so, als ob das Wasser gar nicht da wäre. Es besteht ebenfalls aus Atomen und was immer Du über Atome behauptet hast, müßte dann für das Wasser genauso gelten. Deine Erklärung erklärt daher nicht, wieso ausgerechnet die Atome der Teeblättchen von der Tassenwand abgestoßen werden sollen und nicht auch die des Wassers.
(2) Du tust so, als ob die Tasse keinen Boden hätte. Auch der besteht aus Atomen und was immer Du über die Atome der Tassenwand behauptet hast, müßte dann auch für sie zutreffen und entsprechende Auswirkungen zeigen.
(3) Dipolmomente entstehen nicht zufällig, und Stoffe, die eines haben, haben es dauerhaft. Z.B. hat jedes Wassermolekül ein ausgeprägtes Dipolmoment, das für viele Eigenschaften das Wassers verantwortlich ist.
Fazit: Deine Erklärung verträgt sich mit den physikalischen Fakten nicht.
1) das stimmt, der Tee sinkt ja auch ab im Wasser, da er schwerer ist. Er interagiert in der Tat mit dem Wasser, bloss da er sich darin befindet, ist er sowieso überall gleich stark davon umgeben und die Abstossung fällt nicht ins Gewicht. Das Wasser wird im Übrigen auch von der Tasse abgestossen, bloss sieht man das gar nicht weil es sich ja trotzdem in der ganzen Tasse verteilen muss und die Abstossung sehr sehr schwach ist. Die Wassermoleküle sind aber je nachdem durchaus polarisiert und infolgedessen auch geordnet.
2) Das mit dem Boden stimmt auch, jedoch handelt es sich bei Wechselwirkungen um so geringe Kräfte, dass sie absolut keine Chance gegen die Gravitation haben - die den Tee logischerweise nach unten auf den Boden drückt. Der Boden fällt somit auch nicht ins Gewicht.
3) Da hast du absolut Recht, ich meinte ein vorübergehendes induziertes elektrisches Dipolmoment bzw daraus resultierende London-Kräfte, und habe das falsche hingeschrieben. Ich habe es jetzt geändert :)
Durch das Reingießen entsteht ein Wirbel, ähnlich wie beim Abfluss einer Badewanne.
In der Mitte ist das Wasser am Ruhigsten, da sammelt sich alles. Wenn sich der Wirbel aufgelöst hat, verteilt sich auch alles wieder.
Ich denk auch, das ist es: Ein "versehentlicher" Wirbel, weil man das Wasser nicht exakt in die Mitte einfüllt. Wenn das der Rest inj der Tasse ist, schliesse ich Thermik/Thermodynamik etc. aus.
im Gegensatz zur Badewanne gibt es hier keinen Abfluss, dh innere Reibung gewinnt gegen Drehimpulserhaltung und der Wirbel hat in der Mitte eine radiusproportionale Geschwindigkeit (sog. Hardcore Rotation), die im Zentrum null wird. Dort bleiben Feststoffe liegen.
Ich wollte ja auch nur den entstandenen Wirbel vergleichen, der nun mal auch entsteht, wenn man irgendwo was reingießt.
Wenn sich der Wirbel aufgelöst hat, verteilt sich auch alles wieder.
Nein! Das bleibt stundenlang erhalten. Habe vor einer paar Stunden die Tasse nochmal ganz mit kaltem Wasser aufgefüllt und der "Pulk" ist jetzt immer noch da, obwohl die Tasse nicht bewegt wurde, sogar eher noch kompakter/ konzentrierter.
Mit Wirbeln kann das imho nichts zu tun haben.
Ich sehe schon, dass die Antworten nicht ganz ins Schwarze treffen.
Blindi56 geht aber in die richtige Richtung. Ich denke auch, dass sich hier beim Wasser-Eingießen ein Wirbel bildet. In diesem Wirbel passiert folgendes:
Das Wasser-Tee-Prüttgemisch wird durch die Fliehkraft nach außen gedrückt. Jedoch rotiert die Flüssigkeit am Boden wegen der Reibung mit dem stillstehenden Gefäß langsamer, wird daher durch weniger Fliehkraft nach außen gedrückt. Dadurch entsteht an der Außenwand ein Kräfte-Ungleichgewicht (Die Fliehkraft oben ist stärker). Dies bedingt eine zusätzliche Strömung an der Außenwand, und zwar nach unten. Diese Stömung muss natürlich weitergeführt werden, sie geht am Boden in die Mitte und nimmt den untenliegenden Prütt mit. Danach steigt sie in der Mitte auf, aber so langsam, dass der Prütt unten bleibt. Oben verteilt sich die Strömung wieder nach außen und schließt so den Kreis.
Ob mein Geschwätz stimmt, kannst du auf 2 Arten nachprüfen:
- Streue etwas hinein, das oben schwimmt. Das müsste sich dann am Rand der Tasse ansammeln.
- Gieße das Wasser sorgfältig zentrisch ein, so dass kein Wirbel entsteht. Beide Effekte müssten dann ausbleiben.
Wie schon beschrieben, hält dieser Effekt über Stunden an in der still stehenden Teetasse und scheint sich sogar noch zu verstärken. Er tritt auch erst kurze Zeit nach dem Eingießen auf, wenn das Wasser sich "beruhigt hat". Die Lösung mit den Wirbeln wurde schon mehrmals vorgeschlagen und diesen Effekt kennt wohl auch jeder aus dem täglichen Leben, aber für diese Phänomen kann er imho nicht "herhalten". Trotzdem Danke für Deine Mühe.
Die Oberfläche ist nicht eben, sondern am Rand nach oben gewölbt. Dadurch ergibt sich eine ganz leicht konkave Form. Die Reste schwimmen auf der Oberfläche und sammeln sich an der tiefsten Stelle, in der Mitte.
Sorry, auf dem Foto ist es nicht deutlich zu sehen, aber auch jetzt noch, nachdem ich die Tasse bis zum Rand aufgefüllt habe, schwimmen die "Krumen" AM BODEN der Tasse, nicht an der Oberfläche.
Das liegt an der Thermik. In der Mitte der Tasse ist das Wasser am heissesten. Deshalb steigt es hier auf. Am Rand der Tasse ist es kühler, da sinkt das Wasser ab und wird zur Mitte hin gedrückt. Das nennt man Konvektionsströmung.
Das passiert aber, wenn der Tee schon kalt ist und ich gieße auch kaltes Wasser dazu. Und die Konzentration bleibt auch eine Stunde oder länger erhalten, wenn sich die Wassertemperatur mit Sicherheit schon ausgeglichen hat. Ich habe vor einer Viertelstunde die Tasse oben mal ganz mit kaltem Wasser aufgefüllt und der "Pulk" hat sich sofort wieder gebildet und bleibt auch erhalten, bis jetzt.
Ein anderer Effekt ist, dass das Wasser an einigen Stellen mehr bewegt ist und da den Pulk verteilt. An anderen Stellen bewegt es sich weniger, so dass der Pulk sich absetzen kann. Das Wasser hat die Tendenz den Wänden nach zu drehen. Möglicherweise hängt es damit zusammen.
SO "wird ein Schuh draus". 😉😊
Irgendwas mit Abstoßung hatte ich auch in Erwägung gezogen.
Deine Erklärung ist sehr gut und ausführlich.
Vielen Dank für Deine Mühe.