Schlichting!
Die Energie der platzenden Kirsche
Was einer reifen Frucht den Kragen platzen lässt, könnte bald zu unserer Energieversorgung beitragen.
Andererseits lässt sich dem Vorgang auch Positives abgewinnen. Denn wo etwas platzt, muss allerhand Energie im Spiel sein. Tatsächlich illustriert der Vorgang die ganz erhebliche Kraft der Osmose. Die wiederum könnte im Prinzip schon bald einiges zu unserer Energieversorgung beitragen.
Das Fruchtfleisch der Kirsche wird durch eine Membran zusammengehalten, die wie viele andere Häute die wunderbare Eigenschaft zu selektieren besitzt. Sie lässt bestimmte Stoffe durch und andere nicht. Die Kirschhaut etwa arbeitet dank spezialisierter Proteine wie ein Sieb oder Filter, in dem - grob gesagt – die Teilchen nach Größe sortiert werden. Sie ist durchlässig für von außen eindringende Wassermoleküle, nicht aber für die Zuckermoleküle in ihrem Inneren.
Was treibt die Wasserteilchen überhaupt dazu, gegen den dort herrschenden Druck ins Innere der Kirsche vorzudringen, zumal sie den Druck in der bereits prall mit Saft gefüllten Kirsche noch weiter erhöhen? Dafür verantwortlich ist die universelle Tendenz der Natur, einheitliche Verhältnisse zu schaffen. Man trifft sie allenthalben an. Niemand wundert sich, wenn ein Tropfen Tinte ein ganzes Glas mit Wasser einheitlich hellblau einfärbt oder heißer Tee nach einiger Zeit Zimmertemperatur annimmt.
Thermodynamisch lassen sich diese Prozesse mit dem Begriff der Entropie beschreiben. Die Veränderlichkeit dieser Größe kann man als Maß für das Mischungsbestreben auffassen. Dahinter verbirgt sich der 2. Hauptsatz der Thermodynamik, wonach Prozesse


H. Joachim Schlichting
ist Professor
und Direktor des
Instituts für Didaktik
der Physik an der
Universität Münster.
Er erhielt 2008 den Pohl-Preis der
Deutschen Physikalischen
Gesellschaft
für seine didaktischen
Konzepte.
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1. Eine einfache Rechnung
27.07.2010, Fritz Diem, MünchenKönnen Sie ausnahmsweise die Zeit für die Rubrik "im Rückblick" für das Osmosewerk auf fünf Jahre verkürzen? Denn das erlebe ich vielleicht noch. Dann könnten Sie berichten, wie es dem Osmosewerk geht und wieviele norwegische Kronen es pro installiertes Kilowatt gekostet hat.
2. Unnötig kompliziert
31.08.2010, DI Michael Schindler, WienMan könnte einfach einen zweiseitig mit Membranen versehenen Körper ca. 200 Meter tief im Meer schwebend versenken. Aus diesem Körper würde Süsswasser noch hinausströmen - man könnte diesen Körper als unteres Ende eines Wasserkraftwerkes verwenden. Für größere Volumenströme müsste man mehrere solcher Platten nebeneinander anordnen.
Die einzelnen Platten sollten vertikal stehen - das sorgt für eine Strömung aufgrund des Dichtegradienten auf der Salzwasserseite.
Taucht man die Apparatur tiefer ein und ersetzt die Wasserkraftanlage durch eine Pumpe, hat man ein Süßwasserwerk mit geringerem Energieverbrauch als derzeitige an Land gebaute. Es muss lediglich das Süßwasser im Tauchkörper auf Meeresniveau angehoben werden.
Zusätzlich sollte durch die ständige Durchströmung der Salzgehalt auf der Salzwasserseite geringer sein - was kleinere Druckdifferenzen ermöglicht. Zur Wartung wird der tauchende Teil zur Oberfläche gebracht.
Hier eine Skizze für ein im Wasser hängendes Süßwasserwerk: