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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Knisternde Phasenübergänge

Während einiger Wochen wurde ich fast jeden Morgen in meinem Arbeitszimmer von einem leisen Knistern zunächst überrascht und – nachdem mir die Ursache des Geräuschs zunächst verborgen blieb – beunruhigt. Die Ursachensuche war insofern schwierig, als das Knistern nur jeweils ganz kurz in unregelmäßigen Abständen über einen Zeitraum von höchstens 30 Minuten verteilt zu hören war und sodann für den Rest des Tages verstummte.
Wenn ich das Knistern hörte, hatte ich keine Gelegenheit, mich zu orientieren, weil der Zeitpunkt des nächsten Knisterns in den Sternen stand. Irgendwann habe es dann eher durch Zufall lokalisieren und feststellen können, dass die Verpackung von Tabletten für das Geräusch verantwortlich war.
Tabletten werden meist in luftdicht gegen die Außenwelt verschlossenen Kunststoffbehältnissen untergebraucht. Dabei befindet sich jede Tablette in einer separaten topfartigen Vertiefung , die mit einer Aluminiumfolie abgedeckt ist.
Wie man dem Foto entnehmen kann, ist der Aluminiumdeckel der einzelnen Töpfchen nicht straff. Je niedriger die Umgebungstemperatur, desto schlaffer ist er. Wenn sich nach der kühlen Nacht die Luft im Zimmer allmählich aufheizt und damit auch die Luft in den Tablettenbehältnissen warm wird, dehnt diese sich aus und hebt die Metallfolie an. Dadurch werden die Knicke im Metall nach und nach ausgebeult, was jedesmal wie bei einem Knackfrosch von einem winzigen Knackgeräusch begleitet, bis der Innendruck gleich dem Außendruck ist.
Kühlt sich des nachts die Luft wieder ab; erschlaffen die Folien wieder wegen des sinkenden Luftdsrucks in den Behältnissen. Damit sind dann erneut die Bedingungen geschaffen am nächsten Morgen erneut zu knistern.
Das Geräusch kommt dadurch zustande, dass anders als bei einer weichen Folie die Straffung der Alufolie nicht kontinuierlich erfolgt, sondern immer dann, wenn eine Schwelle erreicht ist, an der ein kleiner  Folienabschnitt geräuschvoll in eine neue Lage springt. Trotz kontinuierlicher Zunahme des Drucks, reagiert die Folie diskontinuiertlich. In der Physik spricht man von einem phasenübergangsähnlichen Verhalten.
Übringens wird das typische Geräusch des Putt-putt-Boots auf ganz ähnliche Weise hervorgerufen: Eine Metallfolie auf dem „Dampfkessel“ wird wechselnden Drücken ausgesetzt.

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Diskussionen

2 Gedanken zu “Knisternde Phasenübergänge

  1. Es ist schlicht erstaunlich, wie viele spannende physikalische Vorgänge im Alltag beobachtet werden können. Danke für die leicht nachvollziehbaren Erklärungen!

    Verfasst von andreaschopfbalogh | 8. Januar 2018, 18:24
    • Herzlichen Dank für die Einschätzung. Ich bin selbst auch immer wieder erstaunt, dass es immer noch wieder Neues gibt. Eigentlich war für mich die Beschreibung eine „Befreiung“ von einem geheimnisvollen Geräusch. Ich war froh, dass es keine Mäuschen waren, die hier im Winter auch manchmal „vorsprechen“.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 8. Januar 2018, 19:45

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