Versuch 103: Das Leidenfrost Phänomen - Einleitung

Der Beginn jeglicher Wissenschaft ist die Auseinandersetzung mit der Umgebung. Die ersten großen Wissenschaftler beobachteten uns heute einfach erscheinende Vorgänge in der Natur und erkannten Gesetzmäßigkeiten.

Als Kind bekommen wir die Gabe, die Welt zu hinterfragen, in die Wiege gelegt. Leider geht dieses Talent mit den Jahren oftmals verloren. Und auch wo viele Rätsel unserer Umwelt schon gelöst sind bietet unser Alltag immer noch viel entdeckenswertes.

Einem dieser simplen Phänomene begegnet man in der Küche. Spritzt man auf eine heiße Herdplatte etwas Wasser tanzen die Tropfen über die Platte, bis sie dann verdampfen. Aber warum ist das so? Schon mal darüber nachgedacht?

Sicherheitssymbole

Demonstrationsversuch Schutzbrille tragen! Schutzhandschuhe tragen! In den Abfall geben.

Chemikalien

  • Flüssiger Stickstoff

Materialien

  • Overhead Projektor
  • Herdplatte
  • Dewar-Gefäß
  • 2 Holzklötze
  • Plastikschale

Durchführung

Der Versuch gliedert sich in drei Abschnitte:

1. Man gibt wenige Tropfen flüssigen Stickstoff oder flüssige Luft auf den Handrücken. Wichtig: Ringe müssen vorher entfernt und darauf geachtet werden, dass kein Stickstoff auf der Hand verbleibt.

2. Eine Herdplatte wird aufgestellt und eingeschaltet. Auf die heiße Herdplatte spritzt man einige Tropfen Wasser.

3. Auf einem eingeschalteten Overheadprojektor platziert man zwei Holzklötze. Auf die Klötze stellt man eine Plastikschale. Zu Versuchsbeginn gießt man ein wenig flüssigen Stickstoff oder flüssige Luft in die Schale. Wichtig: Um das Gerät nicht zu beschädigen sollten nur kleine Mengen Stickstoff in die Schale gegeben werden.

Entsorgung

%

Ergebnisse

Der Stickstoff perlt vom Handrücken ab. Die Wassertropfen rasen auf der Herdplatte umher, bevor sie verdampfen. Der Stickstoff in der Plastikschale rast ebenso umher, wie das Wasser auf der Herdplatte.

In allen drei Fällen ist das gleiche Phänomen zu erkennen, dass man nach seinem Entdecker Johann Gottlob Leidenfrost (1715-1794) auch Leidenfrost-Phänomen nennt. Die Flüssigkeiten (Wasser oder flüssiger Stickstoff) treffen auf ein für sie heißes Medium. Das Medium muss dabei (deutlich) heißer, als die Siedetemperatur des Stoffes sein.

An der Unterseite der Flüssigkeit fängt diese an, zu verdampfen. Es bildet sich ein Dampfpolster unter der Flüssigkeit, das den Tropfen anhebt und ihn trägt. Der Dampf entweicht an den Rändern der Flüssigkeit. Dabei leitet der Dampf Wärme generell erstens sehr schlecht und zweitens durch das Entweichen an den Seiten auch noch ab, was den Prozess des weiteren Verdampfens des Tropfens verzögert.

Trockeneis zeigt ebenfalls dieses Phänomen. Auf schrägen glatten Oberflächen gleitet es herab. Ein Gaspolster aus Kohlenstoffdioxidgas trägt das Trockeneis.

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Hinweise

Bei Versuchen mit flüssiger Luft oder flüssigem Stickstoff muss der Raum stets gut belüftet werden, weil bei andauernder Demonstration große Mengen an Stickstoff frei werden! Grundlegende Vorkehrungen, wie das Tragen von Schutzhandschuhen und Schutzbrille sind bei den tiefen Temperaturen unabdingbar.

Versuchsvideo

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Versuchsbild

Bild zu Versuch: Das Leidenfrost Phänomen

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NEU

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