Wasser wird von den Papierfasern angezogen. Seine Moleküle ziehen sich auch gegenseitig an. Zusammen mit der Oberflächenspannung lässt das Wasser in die feinen Zwischenräume des Papiers fließen, sogar ein Stück nach oben. Das heißt Kapillarwirkung.
Ein Glas ist umgekippt. Du legst eine Ecke Küchenpapier an die Pfütze. Bald wird auch Papier nass, das die Pfütze gar nicht berührt. Wie kommt das Wasser dorthin? Schau dir das Tuch einmal als ein Netz mit winzigen Wegen vor.
Zwei Arten von Anziehung
Wasser besteht aus winzigen Molekülen. Die Anziehung zwischen ihnen heißt Kohäsion. Sie hilft, flüssiges Wasser zusammenzuhalten. Die Anziehung zwischen Wasser und einem anderen Material, etwa einer Papierfaser, heißt Adhäsion.
Du musst dir die Fachwörter nicht merken. Die Idee reicht: Wasser haftet an den Fasern und hängt mit anderem Wasser zusammen. Küchenpapier besteht aus vielen Pflanzenfasern. Wasser kann ihre Oberflächen benetzen.
Winzige Wege im Papier
Zwischen den Fasern liegen viele schmale, miteinander verbundene Zwischenräume. Wasser fließt in diese Poren hinein. Das Papier enthält also keine versteckte Pumpe: Die Kräfte an den kleinen Wasseroberflächen bringen es in Bewegung.
Dabei spielt die Oberflächenspannung mit. Sie entsteht durch die Anziehung der Wassermoleküle. In einem schmalen Raum, dessen Wände Wasser gut benetzt, kann das Zusammenspiel der Kräfte Wasser auch gegen die Schwerkraft steigen lassen. Diese Bewegung nennen wir Kapillarwirkung.
Das Wasser verteilt sich im Fasernetz. So wächst die feuchte Stelle vom ersten Berührungspunkt aus weiter, auch seitwärts. Die Zwischenräume sind unregelmäßig; sie sind keine Reihe perfekter kleiner Trinkhalme.
Warum steigt es nicht endlos?
Die Schwerkraft wirkt weiterhin nach unten. Deshalb kann Wasser in einem aufrechten Streifen nicht beliebig hoch steigen. Wie hoch und wie schnell sich eine feuchte Stelle ausbreitet, hängt unter anderem vom Papier und seinen Poren ab.
Auch das Aufnahmevermögen ist begrenzt. Ist ein Tuch schon sehr nass, kann es eine weitere Pfütze schlechter aufnehmen als ein trockenes. Vergleiche beim Beobachten deshalb gleich große, trockene Streifen und lass ihnen gleich viel Zeit.
Beobachte die wandernde feuchte Stelle
- Stelle einen stabilen Becher mit etwas Wasser bei Raumtemperatur auf ein Tablett. Reiße einen langen, schmalen Streifen trockenes Küchenpapier ab. Vermute zuerst: Wird nur das eingetauchte Ende nass?
- Halte den Streifen aufrecht und tauche nur sein unteres Ende etwa einen Zentimeter ins Wasser. Drücke das Papier nicht zusammen. Beobachte ein paar Minuten, wie weit die feuchte Stelle über den Wasserspiegel hinauswandert. Notiere, was du nach einer und nach drei Minuten siehst.
- Wiederhole den Versuch mit einem gleich großen, trockenen Streifen einer anderen Papiersorte. Verwende dieselbe Eintauchtiefe und dieselben Beobachtungszeiten. Ist die feuchte Stelle gleich weit gekommen? Ein Unterschied zeigt etwas über diese beiden Proben; er beweist keine Regel für alle Papiere.
Nimm nur wenig Wasser bei Raumtemperatur und einen unbeschädigten Becher. Halte das Tablett fern von Steckdosen und elektrischen Geräten. Trinke das Versuchswasser nicht. Kleine Kinder beobachten mit einer erwachsenen Person.
Zum Mitnehmen
Wasser benetzt die Fasern und zieht anderes Wasser mit sich. In den feinen Poren hilft die Kapillarwirkung beim Aufnehmen, auch ein Stück nach oben.
Nur das untere Ende des Papierstreifens steht im Wasser. Warum wird auch ein Stück darüber nass?
Quellen & Weiterlesen
USGS Water Science School · Capillary Action and Water ↗OpenStax Chemistry 2e · Properties of Liquids ↗OpenStax College Physics 2e · Cohesion, Adhesion and Capillary Action ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
