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Energie und Entropie, Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Tropfen und Pixel

Tropfen und Pixel habe ich dieses „Kunstwerk“ genannt. Es ist insofern künstlich, als es ein Phänomen auf einem technischen Gerät darstellt. Man sieht hier einen Ausschnitt aus einem Smartphone-Display. Ich hatte dieses mit einem feuchten Finger berührt und wurde durch ein Glitzern auf die hinterlassene Struktur aufmerksam. Von Nahem zeigte sich dann das, was auf dem Foto zu sehen ist.  Die vom Finger auf das Display flächenhaft übertragene Feuchtigkeit hatte sich zu winzigen Tröpfchen umgeformt. Offenbar konnte auf diese Weise Grenzflächenenergie des Wassers mit dem Glas des Displays einerseits und der Luft andererseits eingespart und an die Umgebung abgegeben werden. Denn die Natur strebt dazu unter den gegebenen Umständen immer so viel Energie wie möglich zu entwerten.
Die Farben kommen dadurch zustande, dass das Display ein Gitter enthält, an dem das einfallende Licht der Umgebung auf vielfältige Weise gebeugt und dadurch in Spektralfarben zerlegt wird.
Das kleine Phänomen zeigt einmal mehr, dass sich vieles unterhalb der normalen Wahrnehmungsschwelle abspielt, das uns normalerweise entgeht.

Diskussionen

6 Gedanken zu “Tropfen und Pixel

  1. Gottseidank gibt es keine Zweiflügler, deren Grösse in den Wellenbereich des Lichts hinabreicht. Strukturfarben gehören also den leibhaftigen Insekten.

    Vorhin fragte ich mich, wieso Energie eingespart werden soll und muß. Dieses Sparsamkeitsprinzip ist eigentlich – für den Laien – verblüffend. Auf welcher Regel fusst das Ganze? Entropie?

    Verfasst von kopfundgestalt | 27. Mai 2019, 00:20
    • Ja, das Zauberwort ist Entropie, bzw. genauer der Entropiesatz (2. Hauptsatz der Thermodynamik), der grob gesprochen besagt, dass jedes System so viel wie unter den gegebenen Umständen möglich an die Umgebung abgegeben wird. Die Systeme bringen sich dadurch stets in den Zustand minimaler Energie. Man könnte den Entropiesatz daher auch umgangssprachlich als Satz von der Energieentwertung sprechen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 27. Mai 2019, 07:21
      • Danke, Joachim!
        Ich denke mir, daß die Wassertröpfchen nicht eine ideale Kugel bilden können. Eine Art Abplattung an der Auflagefläche sollte stattfinden. Wenn dem so wäre, welche Kräfte wären da beteiligt, ausser der Gravitation?

        Verfasst von kopfundgestalt | 27. Mai 2019, 11:45
      • Die Kugelgestalt ist das Ideal. Das abgeplattete Tropfen ist ein Kompromiss. Wenn die Grenzfläche des Tropfens mit dem Festkörper (z.B. Glasscheibe) auf dem er sitzt, weniger Grenzflächenenergie erfordert, als für eine entsprechende Fläche mit der Luft nötig wäre, wird er diese solange vergrößern, bis durch die damit zwangsläufig verbundene Abplattung und somit Vergrößerung der Grenzfläche eine so große Steigerung der damit verbundenen Grenzflächenenergie nach sich zieht, dass sich Energiegewinn und –verlust gerade ausgleichen. Die so entstandene Form ist also der Kompromiss. Ähnlich würde insbesondere bei größeren Tropfen auch noch der Einfluss der Gravitationskraft zu bewerten sein.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 27. Mai 2019, 18:02
      • Danke!
        Weitere Fragen hätte ich (natürlich) noch, aber dann gäbe es womöglich eine Endlosschleife, haha.

        Verfasst von kopfundgestalt | 27. Mai 2019, 18:18
      • Lieber Gerhard, du stellst wirklich gute Fragen in einem nicht gerade einfachen Bereich der Physik, der Thermodynamik. Obwohl ich meine, dass man mit Energie und Energieentwertung (Entropieerzeugung) sehr viele Probleme lösen kann, ohne in Details (z.B. Kräftebilanzen) einsteigen zu müssen. Das könnte man dann ggf. im zweiten Schritt machen.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 27. Mai 2019, 19:37

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