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Physik im Alltag und Naturphänomene

Kalte Fenster – Geburtsstätte für Wassertröpfchen

Als wir in das ausgekühlte Ferienhaus ankommen, können wir uns während des Bemühens die Zimmer warm zu bekommen, zwischenzeitlich schon einmal über ein Kunstwerk freuen (siehe Foto), das in dem Maße auf den Fensterscheiben Gestalt annimmt, wie im Zimmer die Temperatur steigt.
Durch die Tröpfchen hindurch schimmert die Struktur einer aus einzelnen Holundersträuchern bestehenden Hecke, die ihre Blätter verloren haben.
Die Gesamtstruktur dieser Büsche lächelt uns tausendfach kopfstehend in den einzelnen Tropfen entgegen. Denn diese verhalten sich wie kleine Sammellinsen. Sie bilden die Büsche auf unsere Netzhäute ab – kopfstehend.
Was muss nun geschehen, damit in einem Zimmer die Scheiben beschlagen, wenn es innen geheizt und draußen kühl ist? Durch Atmen, Kochen und so weiter enthalten Innenräume typischerweise relativ viel Wasserdampf. Der fällt aber nicht ins Gewicht. Denn die maximale Feuchte wächst exponentiell mit der Temperatur. Entsprechend gering ist die relative Feuchte in geheizten Räumen.
Trotzdem – oder bessser gesagt: deswegen – beschlagen unter bestimmten Bedingungen die Scheiben. Denn in ihrer Nähe können Luft und Wasserdampf so stark abkühlen, dass die absolute Feuchte größer als die maximale werden kann, die relative Feuchte also den Wert von 100 Prozent überschreitet. Die Temperatur, bei der das passiert, nennt man Taupunkt. Dann kondensiert der überschüssige Wasserdampf und schlägt sich in Form kleiner Wassertröpfchen an Kondensationskeimen auf der Innenseite der Scheibe nieder.
Außen passiert in aller Regel nichts. Denn durch den Wärmeübertrag von innen liegt die Temperatur der Fensteraußenseite stets höher als die übrige Außentemperatur. Selbst wenn in der Umgebung zu einem bestimmten Zeitpunkt der Taupunkt unterschritten wird – sich also zum Beispiel Tropfen an Grashalmen oder Nebel in der Luft bilden –, ist es dafür in Fensternähe zu warm.
Da die Zimmer in unseren Zeiten meist doppelt oder dreifach verglast sind, ist der Temperaturunterschied der inneren Scheibe und der Zimmerluft meist sehr gering, sodass wir dieses Phänomen ebenso wie die Eisblumen im Winter nur noch selten erleben können. In unserem Fall sind die Scheiben zwar doppelt verglast, wegen der starken Auskühlung brauchten sie jedoch einige Zeit, um sich zu erwärmen und in gleichem Maße das Kunstwerk aus Tropfen wieder in unsichtbaren Dampf aufgehen zu lassen.

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Diskussionen

4 Gedanken zu “Kalte Fenster – Geburtsstätte für Wassertröpfchen

  1. Absolute Feuchte, maximale Feuchte und relative Feuchte sind Begriffe, die mir vorher nicht bekannt waren.

    Verfasst von kopfundgestalt | 11. Dezember 2018, 00:32
  2. Ich hatte das so verstanden: Warme Luft kann mehr Wasserdampf halten als kältere. Gerät die stark gesättigte warme Luft in Nähe der Fenster, wo es kälter ist, muß ein Teil des Wasserdampfs austreten, sich also niederschlagen, solange, bis die Luft der Fensternähe den Prozentsatz an Feuche tragen kann.
    Aber ist dies alles?

    Verfasst von kopfundgestalt | 11. Dezember 2018, 16:40
    • Wenn man einmal davon absieht, dass die Wasserdampfkonzentration unabhängig von der Luft ist (die Luft hat nichts zu halten, ist nicht gesättigt und muss nicht tragen – allerdings sehr verbreitete Formulierungen) ist das alles:
      Kurzum: Je höher die Temperatur, desto mehr Wasser kann als Dampf unterwegs sein. Sinkt die Temperatur unter einen Wert (Taupunkt), für den die aktuelle Dampfkonzentration zu groß ist, muss sich ein Teil des Dampfes verflüssigen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 11. Dezember 2018, 18:21

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