Wassertropfen auf der Rennbahn

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 12 (2016), S. 48 – 49

Es ist die Asymmetrie,
die das Phänomen hervorbringt.

Pierre Curie (1859 – 1906)

Träufelt man Wasser auf eine heiße Platte, schwebt es für lange Zeit auf dem entstehenden Dampf. Besitzt der Untergrund ein Profil, flitzt der Tropfen sogar mitunter davon.

Gibt man Wassertropfen in eine kalte Pfanne und erwärmt diese, bleiben sie an ihrem Ort und köcheln vor sich hin, bis sie verdampft sind. Etwas ganz anderes passiert, wenn die leere Pfanne schon heiß ist oder man das Wasser direkt auf das glühende Kochfeld gibt. Dann tanzen die Kügelchen umher und halten erstaunlich lange durch, bevor sie vollständig zu Gas werden. Hinter diesem von Johann Gottlob Leidenfrost (1715 – 1794) erstmals erforschten und nach ihm benannten Effekt steckt eine subtile Selbstorganisation. Kommt Wasser mit einer mehr als etwa 200 Grad Celsius heißen Oberfläche in Berührung, verdampft es in der Kontaktregion schlagartig – aber nur dort. Denn wegen der hohen Temperatur läuft der Prozess so schnell ab, dass er sich selbst begrenzt: Bevor das unter dem Tropfen entstehende Gas entweichen kann, hebt es ihn ein wenig an. Er sitzt fortan auf einem Dampfkissen, das ihn vom Untergrund isoliert. So wird das Substrat gewissermaßen Wasser abweisend. Der Tropfen ist dadurch äußerst mobil, und kleinste Anstöße, etwa durch gezieltes Anpusten, lassen ihn über die Unterlage flitzen.

Das Foto zeigt den Leidenfrost- Ring mit spezieller, geriffelter Oberfläche, der auf einer Herdplatte (Ceranfeld) erhitzt wird. Ein Tropfen (unterer Bereich, wegen seiner hohen Geschwindigkeit unscharf) läuft darauf viele Male mit beachtliche Geschwindigkeit im Kreis herum, bis er schließlich so klein geworden ist, dass unter ihm kein Dampfkissen mehr Platz hat. Dann macht er schlapp und haucht den Rest seiner Masse aus.