Spülmittel senkt die Oberflächenspannung dort, wo es das Wasser berührt. Weiter außen ist die Spannung anfangs höher. Darum strömt das Wasser an der Oberfläche nach außen und nimmt die Pfefferkörnchen mit.
Streu eine Prise Pfeffer auf einen Teller mit Wasser. Viele Körnchen bleiben oben liegen. Berührst du die Mitte mit etwas Spülmittel, entsteht plötzlich eine freie Stelle. Beobachte die Körnchen am Rand dieser Stelle: Sie verraten dir, dass sich das Wasser bewegt.
Die Oberfläche steht unter Spannung
Die winzigen Wasserteilchen ziehen einander an. Dadurch verhält sich die Oberfläche ein bisschen wie eine gespannte Haut. Diese Eigenschaft heißt Oberflächenspannung. Sie hilft, kleine Pfefferkörnchen an der Oberfläche zu halten.
Solange die Oberflächenspannung überall gleich ist und das Wasser ruhig steht, gibt es keinen Zug in eine bevorzugte Richtung. Die Körnchen bleiben ungefähr dort, wo sie gelandet sind.
Ein Tropfen macht einen Unterschied
Das Spülmittel senkt die Oberflächenspannung zuerst an der Kontaktstelle. Weiter außen hat es sich noch nicht verteilt. Dort zieht die Wasseroberfläche stärker als in der Mitte.
Dieser Unterschied lässt die oberste Wasserschicht von der Mitte nach außen strömen. Die Pfefferkörnchen schwimmen mit, wie Blätter auf einem Bach. Eine Strömung, die durch Unterschiede der Oberflächenspannung entsteht, nennt man Marangoni-Effekt.
Warum die Bewegung nachlässt
Das Spülmittel verteilt sich auf der Oberfläche. Wenn die Unterschiede in der Spannung kleiner werden, fließt das Wasser an der Oberfläche langsamer. Darum ist die Bewegung bei einer zweiten Berührung mit Spülmittel oft schwächer. Für einen neuen Versuch nimmst du einen sauberen Teller und frisches Wasser.
Zwei Teller, nur einer mit Spülmittel
- Gib gleich viel Wasser in zwei saubere, flache Teller. Streu auf beide eine kleine Prise gemahlenen Pfeffer, sodass die Körnchen locker verteilt sind.
- Befeuchte ein Wattestäbchen mit Leitungswasser und berühre damit kurz die Mitte des ersten Tellers. Beobachte, wie weit sich die Körnchen bewegen.
- Gib einen kleinen Tropfen Handspülmittel auf ein frisches Wattestäbchen. Berühre damit kurz die Mitte des zweiten Tellers. Vergleiche, wie weit sich die Körnchen auf beiden Tellern bewegen.
Verwende gewöhnliches Handspülmittel. Halte es von Augen und Mund fern und schütte das Versuchswasser danach weg.
Zum Mitnehmen
Spülmittel senkt die Oberflächenspannung an der Stelle, die es berührt. Der Unterschied zur Umgebung lässt das Wasser nach außen strömen. Der Pfeffer macht diese Strömung sichtbar.
Was bewegt die Pfefferkörnchen hauptsächlich nach außen?
Quellen & Weiterlesen
Okinawa Institute of Science and Technology · A Superficial Relationship: Soap on Water ↗Mandsberg et al. · Marangoni-induced pepper-patterns (DTU Research Database) ↗Colorado State University Extension · Surface Tension: Magic Pepper Experiment ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
