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Energie und Entropie, Physik im Alltag und Naturphänomene

Ein reinigender Regen

Es regnete so stark, daß alle Schweine rein
und alle Menschen dreckig wurden.

Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

Bei einer Wanderung werde ich von einem Regenschauer überrascht. Meine Hose wird mit Dreckspritzern übersät, die die prasselnden Regentropfen vom matschigen Boden auslösen. Als ich beginne, mich darüber zu ärgern, fällt mein Blick auf einige Blätter, die auf dem dreckigen Boden wie „abgeleckt“ aussehen. (Vergrößern durch Klicken.) Bei näherem Hinsehen stelle ich fest, dass „abgeleckt“ gar nicht so abwegig ist, wenn man bei „Lecken“ an die Feuchtigkeit denkt, die dabei im Spiel ist. In diesem Fall sind es Regentropfen, die auf die Blätter fallen und die Schmutzteilchen mit ihrer hydrophilen „Zunge“ einsammeln. Auf dem Foto sieht man einige nach dem Schauer im ersehnten Sonnenschein übrig gebliebene Tropfen mit der Schmutzlast, die sie wie ein feuchter Staubsauger von der Blattoberfläche eingesammelt haben.

Soweit das Phänomen und jetzt noch für diejenigen, die folgen möchten, eine physikalische Erklärung: Weil (feuchter) Schmutz hydrophil = wasserliebend ist, bilden die Wassertropfen eine innige Verbindung mit dem Schmutz: Die Ausbildung einer Grenzfläche von Wasser mit den umgebenen Medien (Luft, Erde, Blätter …) erfordert Energie. Die Grenzfläche von Wasser mit der Luft ist i.A. energetisch kostspieliger als beispielsweise mit Glas oder auch Erde. Von Glas kennt man, dass Tropfen ihre Kugelgestalt verlieren, weil sie die Grenzfläche mit dem Glas großer machen wollen und auseinanderlaufen. Weil damit aber auch die energetisch ungünstigere Grenzfläche mit der Luft wächst, hört die Ausbreitung auf dem Glas auf und es entsteht die typische Tropfenform. Auf der Erde, die ja weitgehend körnig ist, umgibt das Wasser die Körnchen vollständig und ist nur noch an der Oberfläche mit der Luft in Kontakt.
Die Grenzfläche mit Blättern kostet demgegenüber meist mehr Energie. Man sagt, ihre Oberfläche sie wasserabweisend (hydrophob). Das Wasser macht daher die Grenzfläche mit dem Blatt so klein wie möglich und zieht sich zu stark gerundeten Tropfen zusammen. Dabei wurden die hydrophilen Schmutzteilchen völlig vom Wasser umgeben und auf diese Weise eingesammelt. Obwohl das abgefallene und nicht mehr funktionstüchtige Blatt die Abweisung des Schmutzes gar nicht mehr nötig hätte, sind saubere Blätter im wahren Leben, also als assimilierende Energiesammler etc. am Baum äußerst wichtig.

Ich habe versucht, zu zeigen und zu begründen, dass Lichtenbergs Beobachtung nicht nur für Schweine, sondern auch für Bäume gilt. Viel allgemeiner hat er mit diesem kurzen Satz so ganz nebenbei auch eine grundlegende Einsicht der nichtlinearen Physik umschrieben, dass nämlich ein und dasselbe dynamische System sowohl Ordnung als auch Chaos hervorbringen kann.

Diskussionen

6 Gedanken zu “Ein reinigender Regen

  1. Ich hatte schon mal einiges zu Grenzflächen bei Dir gelesen.
    Der Satz „Die Grenzfläche von Wasser mit der Luft ist i.A. energetisch kostspieliger als beispielsweise mit Glas oder auch Erde.“ bedarf gleich einer Erklärung.
    Auch : „Auf der Erde, die ja weitgehend körnig ist, umgibt das Wasser die Körnchen vollständig „.
    Wieso ist das so?
    „Die Grenzfläche mit Blättern kostet demgegenüber meist mehr Energie.“
    Auch das erklärt sich nicht von selbst. Gemeinhin sagt man, Blätter seinen oft wächsern, daher wird Wasser abgewiesen.“ Es kann nicht greifen“, sagt man hier wohl im Volksmund.

    Auch der letzte Satz ist etwas rätselhaft, gefällt mir aber dennoch.

    Diese nur als Anregung/nachfrage zu verstehen.
    Liebe Grüsse
    Gerhard

    Verfasst von kopfundgestalt | 21. März 2019, 00:15
    • Lieber Gerhard, ich freue mich immer wieder, wie tief du gedanklich in die Materie einsteigst. Deine Fragen sind durchaus berechtigt und auf atomistischer Ebene zu beantworten. Auf phänomenologischer Ebene muss man es wohl hinnehmen, dass die Ausbildung einer Grenzfläche zwischen verschiedenen Stoffen unterschiedlich viel Grenzflächenenergie erfordert.
      Ich gehe aber davon aus, dass dies nicht zufällig so ist, sondern dass in unserem Beispiel manche Blätter nicht so leicht zu benetzen sind wie manche Staubkörnchen, ihre Begründung in der Reinigung durch Regen hat. LG, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 24. März 2019, 15:25
  2. Und Lichtenbergs Bemerkung, neben der physikalischen Erklärungen, fand ich richtig gut. Liebe Grüße

    Verfasst von juergenkuester | 21. März 2019, 09:33
  3. Herrliches Zitat, tut richtig gut :-)!

    Verfasst von Hania Kartusch | 21. März 2019, 13:22

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