Warum bilden sich Wassertropfen und welche Formen können sie haben?

Wassertropfen fallen

Sicherlich haben Sie jemals in den Regen gestarrt, verwirrt und erstaunt darüber, wie die Regentropfen darauf fallen. Tropfen, die immer kreisförmigen oder ovalen Formen ähneln und die Sie persönlich fallen sehen, als wären sie Nadeln. Welche Geheimnisse stecken hinter der Bildung von Wassertropfen? Was ist unter der Oberfläche winziger Wassertropfen verborgen und warum bilden sich Wassertropfen?

Wenn Sie all diese Rätsel und Zweifel entschlüsseln möchten, lesen Sie weiter 🙂

Ein Wassertropfen

Wassertropfen auf einer Oberfläche

Wasser ist das häufigste Element auf der Erdoberfläche. Dank Wasser kann sich das Leben, wie wir es kennen, entwickeln. Ohne sie gäbe es keine Flüsse, Seen, Meere oder Ozeane. Außerdem konnten wir nicht leben da wir zu 70% aus wasser bestehen.

Wasser kann in allen drei Zuständen gefunden werden: fest (in Form von Eis), flüssig (Wasser) und gasförmig (Wasserdampf). Die Zustandsänderung hängt vollständig von Temperatur und Druck ab. Wenn Eis mit Wärme beaufschlagt wird, erhöht seine Energie die Schwingungen der darin enthaltenen Wassermoleküle und es beginnt zu schmelzen. Wenn diese Wärme anhält, trennen sich die Partikel so stark, dass sie sich in Gas verwandeln. Wasserdampf Es sind nur kleine Wassertropfen. Aber ...

Warum bilden sich Wassertropfen?

Wassertropfen auf ein Glas

Wenn wir auf die Moleküle hinweisen, aus denen Wasser besteht, bilden wir eine kreisförmige Form, die Kugeln ähnelt, die durch Vibrieren und Drehen zusammengehalten werden. Wenn dies so wäre, warum, wenn sich verschüttetes Wasser nicht auf die Dicke eines einzelnen Moleküls ausbreitet? Dies geschieht aufgrund dessen, was genannt wird Oberflächenspannung. Dank der Oberflächenspannung zwischen den Molekülen können wir eine Nadel auf einem Glas schweben lassen oder die Schuhmacherinsekten können durch das Wasser laufen.

Um dies zu verstehen, müssen Sie wissen, was in der Flüssigkeit vor sich geht. Wasser besteht aus Molekülen und diese wiederum sind Atome. Jedes Atom hat positive Ladungen (Protonen) und negative Ladungen (Elektronen) und sie haben die eine oder andere Form, abhängig von der Art des Moleküls, das sie bilden. Manchmal zieht es die Elektronenhülle mehr an und manchmal die Protonen und Elektronen. Daher wissen wir, dass es Anziehungs- und Abstoßungskräfte gibt.

Wenn wir ein Molekül in der Flüssigkeit betrachten, können wir sehen, wie es vollständig von mehr Molekülen umgeben ist und wo sich alle vorhandenen intermolekularen Kräfte gegenseitig aufheben. Wenn einer nach links schießen würde, würde der andere mit der gleichen Intensität nach rechts schießen, so dass sie sich gegenseitig aufheben. Dies macht die Moleküle haben weniger Energie und sind stabiler. Es wird immer nach dem Zustand gesucht, dessen Aufrechterhaltung am wenigsten Energie kostet, was heiß ist, abkühlt, was sehr hoch fällt usw.

Schuhmacher Bug über Wasser

Die Sache ist kompliziert, wenn man die Moleküle beobachtet, die sich in der oberflächlichen Schicht des Wassers befinden. Diese Moleküle sind nicht vollständig von anderen Molekülen umgeben. Sie erhalten nur Kraft von einer Seite, nicht aber von der anderen. Um dieses Problem zu beheben, positionieren sich die Moleküle neu und versuchen, eine Form zu finden, um die von ihnen eingenommene Oberfläche zu minimieren. Bei gleichem Volumen Der geometrische Körper mit der kleinsten Oberfläche ist die Kugel.

Aus all diesen Gründen bilden sich Wassertropfen, wenn das Wasser in eine Kreis- oder Kugelform gegossen wird. Dies ist auch der Grund, warum Objekte, die wenig Masse haben und dichter als Wasser sind (wie Schusterinsekten), schwimmen können, da die Wasseroberfläche dazu neigt nicht brechen, damit Fremdkörper eindringen können.

Die Oberflächenspannung in Wasser ist höher als in anderen Flüssigkeiten, da die Geometrie seiner Moleküle eckig ist und mehr Kräfte entstehen.

Warum sind Regentropfen wie eine Träne geformt?

Regentropfen

Nachdem erklärt wurde, warum sich Wassertropfen bilden, ist es an der Zeit zu erklären, warum diese Tropfen die Form einer Träne annehmen, wenn sie während des Regens vom Himmel fallen.

In der Regel ist ein tropfenförmiger Wassertropfen abgebildet. Wenn diese Tropfen jedoch nicht auf ein Fenster fallen, hat es keine ähnliche Form. Kleine Regentropfen haben einen Radius von weniger als einem Millimeter und sind kugelförmig. Die größten nehmen die Form von Hamburgerbrötchen an, wenn sie Radiuswerte von mehr als 4,5 mm erreichen. Wenn dies geschieht, verzerren sich die Tröpfchen zu einem Fallschirm mit einem Wasserrohr um die Basis und breiten sich in kleinere Tröpfchen aus.

Diese Änderung der Form der Wassertropfen ist auf die Spannung zweier gleichzeitig wirkender Kräfte zurückzuführen. Das erste ist Die zuvor gesehene Oberflächenspannung und die zweite ist der LuftdruckSchicht, um die Basis des Tropfens beim Fallen nach oben zu drücken. Wenn der Wassertropfen kleiner ist, übt die Oberflächenspannung eine größere Kraft aus als der Luftdruck, so dass der Tropfen die Form einer Kugel annimmt. Mit zunehmender Größe des Wassertropfens nimmt die Geschwindigkeit, mit der er fällt, so zu, dass auch die Kraft, mit der der Luftdruck auf den Wassertropfen wirkt, zunimmt. Dies führt dazu, dass der Tropfen abgeflacht wird und sich darin eine Vertiefung bildet.

Wenn der Radius des Tropfens 4 mm überschreitet, nimmt die Vertiefung in der Mitte des Tropfens so zu, dass sie sich bildet eine Tasche mit einem Wasserring oben drauf und aus diesem großen Tropfen werden mehrere kleine gebildet.

Mit diesen Informationen können Sie etwas mehr über die Wassertropfen erfahren und warum sie diese Form haben, wenn sie sich an verschiedenen Orten befinden. Jetzt können Sie durch das Fenster schauen und mehr über das Element erfahren, das uns Leben gibt.


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