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Physik im Alltag und Naturphänomene

Wasser wie Quecksilber auf trockenem Boden

Seit langem wundere ich mich darüber, dass entgegen sonstiger Erfahrungen der ausgetrocknete Boden im Garten oder anderswo sich weigert, das Wasser gewissermaßen lustvoll aufzunehmen, das ihm nach der langen Trockenheit nunmehr großzügig zugeführt wird. Das Wasser läuft über den trockenen Boden hinweg wie Quecksilber über eine glatte Oberfläche, will sagen: Der Boden ist wasserabweisend, hydrophob. Das widerspricht anderen Erfahrungen: Ist der Boden auch nur ein wenig feucht, nimmt er das zugeführte Wasser begierig auf. Auch trockener Sand am Strand oder in der Sandkiste liebt das Wasser, ist hydrophil.
Diese Wasserliebe von Sand ist sogar größer als die Eigenliebe. Die Eigenliebe macht sich darin bemerkbar, dass kleine Wassermengen in Tropfenform auftreten und größere Wasserkörper sich mit einer Art Haut überziehen, auf der man sogar kleine Metallgegenstände, die normalerweise untergehen, driften lassen kann. Dahinter steckt die „Vorliebe“ der Natur, soviel Energie wie möglich an die Umgebung abzugeben (2. Hauptsatz der Thermodynamik). Wenn sich Sandkörner mit Wasser umgeben, wird weniger Grenzflächenenergie benötigt als wenn Wasser von Luft umgeben ist. Daher geben Tropfen ihre Form auf und benetzen die Sandkörner, die sich dadurch gegenseitig anziehen und es u.a. möglich machen das mit dem im trockenen Zustand „flüssigen“ Zuckersand feste Gebilde, z.B. Sandburgen zu bauen.
Hier (siehe Foto) erleben wir nun das Gegenteil. Der staubtrocken sandige Boden verwehrt die Wasseraufnahme. Zunächst. Nach einiger Zeit sieht es schon anders aus, der Boden nimmt das Wasser auf. Und je feuchter er wird, desto schneller sickert das Wasser ein. Ursache für diesen Benetzungswiderstand ist die Tatsache, dass der völlig wasserfreie Sand im Gartenbereich vor allem mit einem Film von mikroskopisch feinen wasserabweisenden Partikeln organischen Ursprungs überzogen ist. Erst wenn diese hydrophoben Schichten allmählich vom Wasser umgeben sind, lösen sie sich ab und geben dem Wasser den Vorzug, den Sand zu benetzen und damit ein schnelles Einsickern des Wassers in tiefere Schichten zu ermöglichen.
Die Hydrophobie des Bodens ist im Foto vor allem daran zu erkennen, dass sich das Wasser sogar ein wenig aufstaut und mit dem trockenen Boden einen relativ großen Kontaktwinkel einnimmt. Erst allmählich ändern sich die Verhältnisse. Ähnliche Erfahrungen kann man manchmal mit völlig ausgetrockneten Schwämmen machen. Auch diese weisen ganz gegen ihrer Schwammnatur das Wasser zunächst ab, bevor sie sich allmählich wieder ihrer eigentlichen Bestimmung gemäß verhalten und das Wasser aufsaugen.

Diskussionen

6 Gedanken zu “Wasser wie Quecksilber auf trockenem Boden

  1. Getrockneter Ton nimmt kein Wasser auf, bestenfalls zersetzt er ihn. Der getrocknete Ton ist so organisiert, daß er Wasser nicht aufnimmt. Ist der Ton noch mindestens lederhart, dann geht das noch. (Die Stoffeigenschaften habe ich leider nicht im Detail studiert).
    Paper-Clay, so SAGT MAN, so sage ich, verhält sich wie Maulwurfsgänge im Erdreich. Da wo Zellulosefasern im Gemisch sind, bilden sich Gänge, die auch im getrockneten Paperclay natürlich vorhanden sind. Da rein kriecht das Wasser, wenn man getrockneten Paperclay mit einer cremigen Paperclaymasse verbindet (ich nutzte das bei der Kußzahl).

    Verfasst von kopfundgestalt | 24. Oktober 2018, 12:10
  2. bei Lehm oder Ton dringt Wasser auch nicht ohne weiteres ein, man muss es einkneten. Hat das auch mit organischen Partikeln zu tun?Oder vielleicht damit, dass sich die mineralischen Körner fest „verklebt“ haben, um die geringe Restfeuchtigkeit vor Verdunstung zu schützen?

    Verfasst von gkazakou | 24. Oktober 2018, 12:21
    • Darauf machte auch Gerhard schon aufmerksam. Ich vermute, dass es im Prinzip beim Ton derselbe Mechanismus eines sehr langsamen Transports des Wassers ist. Das gilt in beide Richtungen und hat den Vorteil – wie du schon sagst – dass der Ton nicht so schnell völlig austrocknet.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 24. Oktober 2018, 15:18
  3. Das Phänomen habe ich schon einmal in der Wüste gesehen. Sehr eindrucksvoll und es freut mich, eine physikalische Erklärung dafür zu bekommen

    Verfasst von Myriade | 24. Oktober 2018, 13:56
    • Ja, in der Wüste ist es besonders eindrucksvoll. Wenn man ein paar Wassertropfen aus der Trinkflasche verschüttet, rollen diese mit Sand überzogen ein Stückweit den Abhang hinab, bis das Wasser sich schließlich doch völlig im Sand verteilt hat.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 24. Oktober 2018, 15:23

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