Bauletter, BAULINKS.de-Meldungen, vom 9.11.2016

Wasser zum Zerreißen gespannt

Wasser kann über eine erstaunlich lange Zeit einer beachtlichen Zugbelastung stand­halten. Dies ist eine Voraussetzung für wichtige biologische Prozesse wie etwa den Wassertransport in Bäumen. Experimente über die Stabilität von Wasser unter Zugbe­lastung kamen bis dato jedoch zu stark unterschiedlichen Resultaten. Physiker um Christoph Dellago von der Universität Wien entwickelten mim ein mikroskopisches Mo­dell, das die Stabilität von Wasser abhängig von der angelegten mechanischen Span­nung quantitativ vorhersagt. Dabei zeigte sich, dass die Zugstabilität von Wasser höher ist als bisher angenommen. Die aktuelle Studie erschien im Fachmagazin „PNAS“.

Ein Nebeneffekt der Photosynthese von Pflanzen ist die Verdunstung von Wasser über die Blätter. Um den dadurch entstehenden Flüssigkeitsverlust auszugleichen, wird Was­ser durch Unterdruck über dünne Kanäle vom Boden nach oben gezogen. Wasser kann unter solcher Zugbelastung, also unter negativem Druck, über lange Zeiten stabil blei­ben, da die Anziehung zwischen den Molekülen, den kleinsten „Bausteinen“ der Flüs­sigkeit, dem Zug entgegenwirkt. Jedoch ist diese Stabilität unter Spannung immer zeitlich beschränkt: Nach einiger Zeit „unter Zug“ geht Wasser von der flüssigen Phase in Dampf über. Im Zuge dieses Übergangs bilden sich mikroskopische Dampfblasen, welche so lange wachsen, bis die Flüssigkeit letztendlich unter der angelegten Span­nung „reißt“.

Experimente liefern widersprüchliche Resultate

Sowohl die Stabilität von Wasser unter Zugbelastung als auch der Prozess der Blasen­bildung selbst, die sogenannte Kavitation, sind von entscheidender Bedeutung für bio­logische Systeme und technische Anwendungen. Beispielsweise nützen Farne den ab­rupten Spannungsabfall durch Kavitation, um ihre Sporen wie ein Katapult wegzu­schleudern. Kollabierende Dampfblasen können zum Beispiel auch an Schiffsschrauben oder Turbinenschaufeln zu Materialschäden führen.

Aufgrund dieser praktischen Relevanz wird die Zugstabilität von Wasser seit über 300 Jahren experimentell untersucht. Unterschiedliche Messmethoden liefern jedoch stark voneinander abweichende Resultate für die Zugstabilität von Wasser - ein starkes Indiz für unbekannte Effekte bei der Messung, meint Christoph Dellago: „Da der Kavitations­prozess explosionsartig schnell abläuft und die entscheidenden Aspekte der Blasenbil­dung stattfinden, solange die Blasen sehr klein sind, ist eine Methode nötig, um Bla­senbildung in Wasser mit molekularer Auflösung zu analysieren“.

Computersimulationen ermöglichen Analyse auf molekularer Ebene

Dieser Blick auf molekularer Ebene gelang einer internationalen Forschungskollabora­tion um Christoph Dellago an der Fakultät für Physik der Universität Wien mit Hilfe von Computersimulationen. Diese aufwändigen Simulationen, die von Georg Menzl und Philipp Geiger am Hochleistungsrechner Vienna Scientific Cluster (VSC) durchgeführt wurden, erlauben eine Analyse der Blasenbildung mit enorm hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. "In der Computersimulation können wir viele mögliche Fehlerquel­len ausschließen, die potenziell zu Abweichungen in den experimentellen Resultaten führen", erklären die Wissenschafter.

Mithilfe dieser Simulationen entwickelten die Physiker der Universität Wien zusammen mit ForscherInnen aus Madrid und Lyon eine mikroskopische Theorie, die das Auftreten von Kavitation in Wasser abhängig von der angelegten Spannung quantitativ vorher­sagt und zeigt, dass Wasser unter Zug stabiler ist als von vielen Experimenten vorher­gesagt. "Eine Erkenntnis, die erst durch Computersimulationen möglich wurde, in de­nen selbst winzigste Blasen genau beobachtet werden konnten", so Christoph Dellago. ... Kommen wir wieder zu unseren Wasserthemen dieser Woche ...

Baulinks-Beiträge vom 9.11.2016

MEPA pusht sein „Air-WC“-Vorwandelement zur direkten Geruchsabsaugung am Ort des Geschehens
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MEPA will den Kauf seines „Air-WC“-Vorwandelementes mit automati­scher Geruchsabsaugung bis zum Ende des Aktionszeitraumes am 30. April 2017 mit zwei Extraleistungen versüßen. weiter lesen

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Eine Studie aus Dänemark kommt nun zu dem Schluss, dass Dusch-WCs Gesundheit, Körperhygiene und Selbstständigkeit älterer Menschen verbes­sern und so die Pflegekosten und den Pflegeaufwand merklich senken. weiter lesen

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Das Dusch-WC setzt sich von Japan kommend sukzessive in unserer euro­päischen Toilettenkultur durch. Dusch-WCs reinigen automatisch nach dem Toilettengang mit warmem Wasser den Intimbereich des Nutzers. Das hört sich für viele noch seltsam an und wirft Fragen auf. weiter lesen

Erdgasversorgung wird umgestellt und ein Kostenerstattungsanspruch ist vorgesehen
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Der Ausschuss für Wirtschaft und Energie stimmte am 9. November dem Entwurf eines Gesetzes zur Änderung von Vorschriften zur Bevor­ratung von Erdöl, zur Erhebung von Mineralöldaten und zur Umstellung auf hochkalori­sches Erdgas zu. weiter lesen

BDEW meldet starke Nachfrage nach Erdgasheizungen
http://www.baulinks.de/webplugin/2016/1610.php4
„In der Politik wird über den Ausstieg aus Gasheizungen diskutiert - die Kunden hingegen entscheiden sich weiterhin mit deutlicher Mehrheit für erdgasbasierte Heizsysteme.“ weiter lesen

Innovationspreis Feuerverzinken 2016 für feuerverzinkte Bewehrung, Kalthalle, Ausstellung
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Bereits zum siebten Mal hat der Industrieverband Feuerverzinken den Inno­vationspreis Feuerverzinken verliehen. Die aus dem Vorstand des Verban­des bestehende Jury vergab neben dem ersten Preis einen zwei­ten Preis sowie eine Anerkennung. weiter lesen

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Dipl.-Ing. Laura Lammel,  Koopt. Mitglied des ZDB-Vorstands und stell­ver­tretene Obermeisterin der Baugewerbe-Innung München hat anläss­lich des Deutschen Obermeistertages ein lesenswertes Statement zur Digitalisie­rung des Planens und Bauens abgegeben. weiter lesen

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