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Molekularkräfte
(Größe ihrer Wirkungsweite). Bringt man ein sehr kleines, am Ende eines Drahtes hängendes Öltröpfchen mit einer Wasseroberfläche in Berührung, so kann das Öl auf der Wasserfläche nicht als Tropfen bestehen, weil die durch gegenseitige Anziehung der Moleküle bewirkte Oberflächenspannung [* 2] des Wassers größer ist als die Summe der Oberflächenspannungen in der untern und obern Grenzfläche des Öltropfens. Es weicht vielmehr die Oberfläche des Wassers zurück, ihrer eignen Oberflächenspannung folgend, und zieht den Öltropfen nach allen Seiten auseinander.
Das Öl breitet sich dabei mit großer Geschwindigkeit zu einer kreisscheibenförmigen Haut [* 3] aus und zeigt namentlich im mittlern Teile lebhafte Interferenzfarben. Innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde erreicht die Scheibe einen Halbmesser von einigen Zentimetern, erscheint jetzt fast farblos, nämlich gleichmäßig bläulichgrau (Blau erster Ordnung), und zerfällt sofort in sehr viele kleine Tröpfchen oder Scheibchen. Sohncke hat nun die Dicke, bis zu welcher ein auf Wasser sich ausbreitendes Öltröpfchen abnimmt, dadurch ermittelt, daß er einerseits das Gewicht der kleinen auf das Wasser gebrachten Ölmenge bestimmte, anderseits den Radius der Ölscheibe im Momente des Zerreißens maß oder wenigstens schätzte.
Ist weiter noch das
spezifische Gewicht des
Öles bekannt, so ergibt sich hieraus durch eine einfache Rechnung die
Dicke der
Scheibe. Für
Olivenöl vom spez. Gew. 0,928 ergab sich die
Dicke der
Scheibe beim Zerreißen zu 111,5 Milliontel
Millimeter (µµ), für
Rüböl vom spez. Gew. 0,916 zu 93,6
µµ. Diese
Werte sind deswegen von besonderm
Interesse, weil sie einen
Schluß auf die Wirkungsweite der
Molekularkräfte zu ziehen gestatten.
Versteht man nämlich unter dem
Radius der Wirkungssphäre eines Moleküls diejenige
Entfernung, innerhalb welcher die von
dem
Molekül ausgehende
Wirkung auf andre
Moleküle noch merklich ist, so müssen alle jene
Moleküle einer
Flüssigkeit, welche von der Oberfläche um weniger als diesen
Radius entfernt sind, vom Innern der
Flüssigkeit her anders
beeinflußt werden, als von der andern Seite her.
Die Gesamtheit dieser Teilchen bildet die Oberflächenhaut, welche sich in ihrem physikalischen Verhalten von der innern Flüssigkeit unterscheidet. Solange nun bei der Ausbreitung des Tropfens zu einer Scheibe die Scheibendicke noch größer als der doppelte Wirkungsradius ist, d. h. solange die Scheibe noch aus innerer Flüssigkeit nebst den beiden Oberflächenhäuten besteht, ist kein Grund zum Zerfall der Scheibe vorhanden. Das Zerreißen kann erst dann eintreten, wenn die Dicke des Häutchens gleich oder kleiner als die doppelte Wirkungsweite geworden ist.
Die Wirkungsweite der ist also gleich der halben Zerreißungsdicke, oder kleiner. Ihr unterer Grenzwert beträgt sonach für Olivenöl 0,5 · 111,5 = 55,75 µµ, für Rüböl 0,5 · 93,6 = 46,8 µµ. Plateau hat 1861 auf optischem Wege die Dicke einer Seifenblase (aus Glycerinflüssigkeit) unmittelbar vor dem Zerreißen bestimmt und = 113,5 µµ gefunden. Da, solange die Blase besteht, die Dicke der Flüssigkeitsschicht noch größer oder mindestens gleich der doppelten Wirkungsweite sein muß, so ergab sich hieraus für Glycerinflüssigkeit als oberer Grenzwert der Wirkungsweite 56,75 µµ, welche Zahl mit den nach der Methode der Ölausbreitung gefundenen sehr nahe übereinstimmt. Dagegen hat Lord Rayleigh durch Messungen der Ölmengen, welche notwendig sind, um die Bewegungen des Kampfers auf Wasser zu unterdrücken, die Dicke der dünnsten Ölschicht auf Wasser viel geringer, nämlich zu 1,6 µµ, gefunden.