Die Wolke in der Flasche: Ein Experiment zum Nachmachen

Wetter ist ein ständiges Hin und Her von Hoch- und Tiefdruck in der Atmosphäre. Hochdruck ist ein Anzeichen für gutes Wetter, Tiefdruck für schlechtes. Durch das Strömen von Luft aus den Tiefdruck- zu den Hochdruckgebieten entsteht Wind, und durch das Zusammenspiel von Luftfeuchtigkeit und Luftdruck entstehen Wolken.
Wie – das lässt sich mit einem einfachen
Experiment nachvollziehen.

Für den Bau unserer Mini-Wettersimulation
benötigen wir:

Flaschenhals gut verschließt
- einen Gummistopfen oder Korken, der den
normalerweise das Ventil geschraubt wird
ausgeschnittenes Metallröhrchen, in das
- ein aus einem alten Fahrradschlauch
- ein Fahrradventil
- eine Luftpumpe
- Streichhölzer
- etwas Wasser
(idealerweise 1,5 Liter)
- eine leere PET-Flasche

Vorbereitung

Zunächst mittig ein Loch in den Gummistopfen bohren und den Gummistopfen dann so kurz schneiden, dass das Metallröhrchen vom Fahrradschlauch oben und unten noch rausguckt. Das Loch im Gummistopfen sollte so eng sein, dass keine Luft zwischen Metallröhrchen und Gummi hindurchkommt. Bei normalen Fahrradventilen sind das ca. 5 mm. (Im Zweifel zunächst ein etwas kleineres Loch bohren.)

Mit dem Korken/Stopfen wird später die Flasche verschlossen.

Mikroklima im Eigenbau

Dennis Wilms mit dem Versuchsaufbau im - Studio | Bild: NDR

Geben Sie in die Flasche einen bis zwei Fingerbreit Wasser. Prinzipiell ist es egal, ob das Wasser warm oder kalt ist, warmes funktioniert aber etwas besser.

Um die Erdatmosphäre möglichst realistisch nachzuempfinden, benötigen wir noch etwas "Luftverschmutzung":
Reißen Sie ein Streichholz an, lassen Sie es ein paar Sekunden brennen, und blasen Sie es dann aus. Halten Sie das qualmende Streichholz in die Öffnung der waagerecht gelegten Flasche, so dass der Rauch in die Flasche zieht.
Kleiner Tipp: Wenn Sie die Flasche leicht drücken und dann wieder loslassen, entsteht automatisch ein kleiner Unterdruck, der den Rauch in die Öffnung saugt.

Verschließen Sie die Flasche mit dem Ventilkorken und schwenken Sie sie leicht hin und her, damit sich die Rauchpartikel verteilen und zum Teil auch mit dem Wasser vermischen können.

Von Hochdruck und Tiefdruck

Nehmen Sie eine Fahrradpumpe und geben Sie damit Luft auf das Ventil. Nach einigen Pumpvorgängen bemerken Sie, dass der Gummistopfen entweichen will. Halten Sie ihn mit der einen Hand fest und versuchen Sie, noch einen oder zwei Pumpstöße in die Flasche zu geben. (Falls Sie eine Standpumpe mit Druckanzeiger haben: Ab 1,8 Bar erzielen Sie die schönsten Ergebnisse.)

Entfernen Sie mit einem Ruck den Verschluss – und aus dem Nichts entsteht mitten in der Flasche eine Wolke.

Was ist passiert?

Durch das Öffnen des Ventils entsteht - Unterdruck | Bild: NDR

Wir haben in der Flasche einen plötzlichen Wechsel von Hochdruck zu Tiefdruck simuliert. Wenn Luft unter hohem Druck steht, dann steigt ihre Temperatur. Warme Luft kann sehr viel mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte.

Wenn der Luftdruck sinkt, dann fällt dabei auch die Temperatur – und das hilft den in der Luft vorhandenen Wassermolekülen, kleine Grüppchen zu bilden, die dann zu ganz feinen Wassertröpfchen – also Wolken – werden. Die "Luftverschmutzung", die wir mit dem Rauch in die Flasche gebracht haben, beschleunigt diese Tröpfchenbildung noch etwas, indem sie den Tröpfchen einen Startpunkt – einen sogenannten Kondensationskeim – bietet.

Das Ganze funktioniert übrigens auch andersherum. Wenn wir auf die Flasche wieder Druck geben, verschwindet die Wolke.

Noch einfacher

Wem die Bastelarbeit mit Korken und Ventil zu umständlich ist, der kann den Effekt – in schwächerem Ausmaß – auch ohne diese nachempfinden.
Dazu muss die PET-Flasche allerdings eines der weichen, leicht verformbaren Exemplare sein.

Nehmen Sie etwas mehr warmes Wasser als beim ersten Mal; etwa eine Handbreit. Die "Luftverschmutzung" mit dem Streichholz läuft analog der Beschreibung oben Verschließen Sie die Flasche mit dem dazu gehörenden Schraubverschluss. Das Ganze hin und her schwenken.

Nun die Flasche mehrmals kräftig drücken und zusammen pressen (auch so entsteht Überdruck). Wenn Sie loslassen, entsteht eine (schwächere) Wolke.

Stand: 11.05.2012 13:02 Uhr