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Deutsch => Allgemeine Diskussionen => Smalltalk => Thema gestartet von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 19:16:32

Titel: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 19:16:32
Eine im Wasser aufsteigende Luftblase ist, so sie in stabilem Zustand ist rund.

Behauptung A: Sie ist aufgrund der Oberflächenspannung zwangsläufig exakt rund.

Gegenbehauptung B: Sie ist nicht exakt rund, weil es, wenn auch einen kleinen, Druckunterschied oben und unten an der Blase von außen gibt, während der Druck in der Blase (zwar beim Aufsteigen abnehmend) homogen ist.

(Bei der Frage seien mal Formverzerrungen durch die Geschwindigkeit im Wasser außen vor)

Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 27. Januar 2012, 19:22:26
Müsste nicht die Gravitation über unterschiedliche Druckverhältnisse zu einer Abflachung führen?
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: PaulPanter am 27. Januar 2012, 19:33:36
Cool, sowas mag ich.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 27. Januar 2012, 19:46:47
Müsste nicht die Gravitation über unterschiedliche Druckverhältnisse zu einer Dehnung führen? Zum Rand hin wird die Menge der Molekühle pro Kraftpfeil grösser, in der Mitte drückts weniger, das ganze Gebilde wird länger.....
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Wiesodenn1 am 27. Januar 2012, 19:52:20
Ich bin für Gegenbehauptung B.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 27. Januar 2012, 19:55:32
Man wird ja nochmal nachdenken dürfen  ;D, wobei von unten drückts ja auch, gerade ander rum....
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Wiesodenn1 am 27. Januar 2012, 19:58:56
Hat Dir niemand verboten nachzudenken. Wenn der Druckunterschied im Wasser einen Einfluss hat könnte die Gravitation auch einen Einfluss haben. Bin kein Füsiker und der Schulbesuch ist arg weit zurück. Da wurde noch mit Kilopond gerechnet. :)
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: PaulPanter am 27. Januar 2012, 20:01:34
Ich sag die Luftblase unter Wasser sieht genauso aus, wie der Wassertropfen, der aus dem Wasserhahn fällt, nur anders rum.
So ganz wissenschaftlich. :o
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 27. Januar 2012, 20:02:52
Abgeflacht.

Denk mal nur an richtig große Blasen, die sehen eher wie Fladen, denn wie Kugeln aus.

Wenn Blasen sehr klein sind, dann dürften sie aber "ziemlich" rund sein.

Ich würde das aber auf Verformung durch das Verdrängen von Wasser beim Aufsteigen schieben.

http://www.ecardmedia.eu/data/media/23/Air%20Bubbles%20Coming%20To%20The%20Surface.jpg
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Nogro am 27. Januar 2012, 20:06:18
Meine Überlegung: Luftblase im Wasser, Schwerelosigkeit, Druck im Inneren der Blase durch Oberflächenspannung erhöht und ist überall gleich, Wasserdruck=0. Jetzt wird die Schwerkraft eingeschaltet. Luftdruck immernoch fast überall gleich (Dichte Luft >>als Dichte Wasser). Wasserdruck "unten" aber viel größer als oben, Blase wird unten zusammengedrückt, Luftdruck steigt.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 27. Januar 2012, 20:10:03
http://de.wikipedia.org/wiki/Blase_%28Physik%29

ZitatEine Blase ist ein gasförmiger Körper innerhalb einer Flüssigkeit. Er ist von dieser durch eine in sich geschlossene Phasengrenzfläche getrennt. Befinden sich Blase und Flüssigkeit in Ruhe zueinander, ist die Blase kugelförmig. Bewegt sich die Blase z. B. unter dem Einfluss der Schwerkraft gegenüber der Flüssigkeit, plattet die Blase an der in Bewegungsrichtung liegenden Seite mit der Geschwindigkeit zunehmend ab. Im kugelförmigen Fall lässt sich der Blaseninnendruck p aus dem Umgebungsdruck p0, der Oberflächenspannung (eigentlich Grenzflächenspannung) γ der Flüssigkeit (eigentlich der Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche) und dem Radius r berechnen:

;)
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 20:14:34
Zitat von: Conina am 27. Januar 2012, 20:02:52
Ich würde das aber auf Verformung durch das Verdrängen von Wasser beim Aufsteigen schieben.

Diese Verformung durch Geschwindigkeit ist klar. Mir gings um die Begründung bei B. Ob die richtig ist / sein kann.

Gravitation kann man glaub ich erstmal außen vor lassen (außer natürlich, dass sie indirekt für den Auftrieb sorgt)
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 27. Januar 2012, 20:17:34
Wie willst du die Verformung durch das strömende Wasser vernachlässigen oder rausrechnen?

Sobald Schwerkraft anliegt, fängt die an, sich zu bewegen.

Für den Druckunterschied braucht man aber Schwerkraft.

Aber die Kräfte, die von außen auf die Blase einwirken, sind oben und unten unterschiedlich. Deswegen steigt sie auf und deswegen dürfte sie auch schon durch die Druckdifferenz oben und unten keine Kugelform haben.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: PaulPanter am 27. Januar 2012, 20:19:27
Zitat von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 20:14:34
Zitat von: Conina am 27. Januar 2012, 20:02:52
Ich würde das aber auf Verformung durch das Verdrängen von Wasser beim Aufsteigen schieben.

Diese Verformung durch Geschwindigkeit ist klar. Mir gings um die Begründung bei B. Ob die richtig ist / sein kann.

Gravitation kann man glaub ich erstmal außen vor lassen (außer natürlich, dass sie indirekt für den Auftrieb sorgt)
Ohne Gravitation ist es eine Kugel.
ZitatDie Kugel hat die kleinste Oberfläche von allen Körpern mit einem vorgegebenen Volumen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Kugel#Eigenschaften
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 27. Januar 2012, 20:20:34
Auftrieb entsteht ja durch die aus der Druckdifferenz zwischen unten und oben und der daraus resultierenden Kräfte.

Also drückt es bei der Blase unten mehr, als oben und schon deswegen ist sie nicht mehr perfekt kugelförmig.


In der Schwerelosigkeit gibt es die Druckdifferenz nicht und auch keinen Auftrieb und keine unterschiedlichen Kräfte usw.



B passt doch.

Vielleicht Fotos von Blasen, die gerade erst entstanden sind und , die noch sehr langsam sind.

Oder Blasen aus einem Öl, das in der Dichte dem umgebenden Wasser ähnlich ist.

Da könnte man sich das in Ruhe anschauen.

Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 20:23:18
Zitat von: Conina am 27. Januar 2012, 20:17:34
Aber die Kräfte, die von außen auf die Blase einwirken, sind oben und unten unterschiedlich. Deswegen steigt sie auf und deswegen dürfte sie auch schon durch die Druckdifferenz oben und unten keine Kugelform haben.

Das ist ja auch meine Meinung  :grins2:
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 27. Januar 2012, 20:33:06
Also B, ist doch alles prima.

Ich hatte am Anfang den ersten Post nicht gründlich genug gelesen. Ich bitte um Nachsicht und Entschuldigung.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 20:39:27
Zitat von: Conina am 27. Januar 2012, 20:33:06
Also B, ist doch alles prima.

Ich hatte am Anfang den ersten Post nicht gründlich genug gelesen. Ich bitte um Nachsicht und Entschuldigung.

;D ;D

War auch nicht ganz ersichtlich, habs neutral gehalten.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Klopstein am 27. Januar 2012, 22:33:37
Kleine Gasblasen im Wasser (unter 1 mm, müsste für genauere Angaben nachgucken) sind etwa kugelförmig. Die Aufstiegsgeschwindigkeit ist für solche Blasen übrigens etwa grob proportional zum Durchmesser, bis etwa 30 cm/s. Man hat da sog. Stokes'sche Reibung. Mikroskopische Blasen steigen also sehr langsam auf.

Ab einigen Miilimetern Größe wird es kompliziert, die Blasen nehmen zunehmend die Form waagerechter Linsen an, im Zentimeter-Bereich sehen die Linsen auch aus wie nach oben gewölbte Schirme. Die Geschwindigkeit nimmt nicht über 30 - 40 cm/s zu (wird meistens total überschätzt, ist aber wirklich nicht schneller). Noch größere Blasen zerfallen nach kurzem Weg in kleinere.

Das ist zwar nicht direkt die Antwort auf die Frage, aber was mir gerade dazu einfällt. Ich kenne jemanden, der hat in einer Firma gearbeitet, die Ölsperren für Hafeneinfahrten usw. baut, die mit Luftblasen funktionieren, also einer am Grund verlegten Luftleitung mit Löchern.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 27. Januar 2012, 22:46:47
@Klopstein: Die Größenangabe fehlt in der Frage, stimmt. Aufstiegsgeschwindigkeit: Beim Tauchen gibts die Faustregel: Wenn Du Deine eigenen Blasen überholst, biste auf jedenfall zu schnell unterwegs  ;D
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Binky am 28. Januar 2012, 00:34:22
Wenn die Luftblase statisch wäre, also nicht aufsteigt, wie ist es dann?
Kurz unter der Oberfläche ist die Wassersäule über der Blase kleiner als die Wassermengen nach der Seite und unten. Demnach ist die zu verdrängende Wassermenge nach oben geringer. Ist die Blase dann vertikal abgeflacht?
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Conina am 28. Januar 2012, 00:37:23
Durch den Druckunterschied sind die Kräfte, die von außen auf die Blase drücken, unterschiedlich.

Von unten drückst einen Tick mehr.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Tezcatlipoca am 28. Januar 2012, 13:24:01
Was ist "exakt rund"?
Das Gegenteil zu "ungefähr eckig"?
Also, eckig sind die Blasen nicht, und exakt kugelförmig nur im Idealfall, also nicht in Wirklichkeit.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 28. Januar 2012, 13:55:31
http://de.wikipedia.org/wiki/Blase_%28Physik%29

...wobei noch die Frage wäre ob kugelförmig einer exakten Kugel entspricht?

....http://www.amazon.de/Bubbles-Drops-Particles-Roland-Clift/dp/0486445801 scheint da die Bibel zu sein. Die Suche nach Grace und Blasen führt allerdings zu etwas überraschenden Ergebnissen. ;D
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Dr. Ici Wenn am 28. Januar 2012, 14:10:46
Um es nochmal zu präzisieren: Es geht weniger darum, ob Blasen im Wasser jetzt rund sind oder nicht (sind sie nicht, da sie sich durchs Wasser bewegen und entsprechend verzerrt werden, da sind sich glaub ich alle einig).

Es geht darum, ob Aussage B physikalisch eine haltbare ist oder nicht. Also:

Eine theoretisch gerade nicht aufsteigende Luftblase im Wasser wird stark zur Kugelform tendieren. Diese Kugel wird aber nicht perfekt sein, da durch die u.a. auch vertikale Ausdehnung der Blase Druckunterschiede von außen existieren. Es wird also eine Form sein, die oben einen leicht größeren Radius hat als unten.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: PaulPanter am 28. Januar 2012, 14:33:30
Sobald du Druckunterschiede hast, bewegt sich die Luftblase. Du kannst dir nicht auf der einen Seite etwas wegdenken, dass dann an anderer Stelle wieder Wirken darf.
So baut man übrigens Perpetuum Mobile.  ;D
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 28. Januar 2012, 14:36:37
Müsste die Verformung nicht annähernd zu ermitteln sein wenn ich in einigen Punkten die Kraftvektoren und Ihre Resultierenden an einen Idealen Kreis antrage und dann die Vektorspitzen miteinander verbinde? Der Innendruck sollte ja konstant sein. Hab grade keinen scanner zur Hand. Es muss ja auch keine Luftblase sein bei einem Ball muss ja eine Ähnliche Verformung passieren.
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: Belbo zwei am 28. Januar 2012, 14:39:25
Zitat von: PaulPanter am 28. Januar 2012, 14:33:30
Sobald du Druckunterschiede hast, bewegt sich die Luftblase. Du kannst dir nicht auf der einen Seite etwas wegdenken, dass dann an anderer Stelle wieder Wirken darf.
So baut man übrigens Perpetuum Mobile.  ;D

;D
...apropos wo ist er denn?
Titel: Re: Physikfrage: Sind aufsteigende Luftblasen im Wasser wirklich exakt rund?
Beitrag von: PaulPanter am 28. Januar 2012, 14:48:11
Zitat von: Belbo zwei am 28. Januar 2012, 14:39:25
;D
...apropos wo ist er denn?
Vom Radar verschwunden mit sammt seiner Truppe.

Aber ich habe aufgerüstet.
(http://cache2.allpostersimages.com/p/LRG/11/1193/GYTU000Z/poster/escher-m-c-hand-mit-kugel.jpg) Den krieg ich.  ;D