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Warum bewegen sich Teeblätter beim Umrühren in die Mitte des Glases?

Das ist wohl jedem schon mal aufgefallen, dass nämlich die Blätter im Tee beim Rühren in die Mitte des Glases streben und nicht - apropos Fliehkraft! - an dessen Rand. Yiming Chen und Sun Lin, zwei Studentinnen von Franz Durst in Erlangen, sind dieser Frage nachgegangen.

Bei der Herstellung von gutem Schwarztee werden die Teeblätter nach dem Pflücken zunächst welken gelassen und anschließend gerollt, so dass die Zellwände aufbrechen. Sodann erfolgt die eigentliche Fermentation und Trocknung.

Beim Aufbrühen der so behandelten Teeblätter dringt das heiße Wasser in die Blätter ein, sie werden schwerer und sinken ab. Durch das Umrühren mit einem Löffel soll erreicht werden, dass das Tein sowie verschiedene Aroma- und Gerbstoffe aus den Teeblättern austreten und so das Aroma des Tees bedingen.

Die mit dem Löffel eingeleitete Rotationsbewegung im Teeglas führt dazu, dass jedes einzelne Wasserteilchen im Glas eine Zentrifugalbeschleunigung erfährt. Auf jedes Teilchen wirken somit die in der linken Abbildung aufgeführten Massenkräfte.

Doch schon bald wirkt die Reibung, die im Bereich des Glasbodens höher ist als nahe der Teeoberfläche. Hier erfahren die Fluidteilchen in radialer Richtung Kräfte, die größer sind als jene, die auf die Teilchen am Boden des Gefäßes wirken. Die Reibung bremst die bodennahen Schichten des Teewassers also stärker ab.

Als Folge dieser unterschiedlichen Geschwindigkeiten entwickelt sich eine Sekundärbewegung, die der eigentlichen Rotationsbewegung des Teewassers überlagert ist. Diese Sekundärbewegung ist in der rechten Abbildung skizziert. Sie führt zu einer an der Wasseroberfläche nach außen gerichteten Strömung, die am Glasrand umgelenkt wird und hier eine abwärtsgerichtete Strömung erzeugt.

Am Boden des Teeglases kommt es deshalb zu einer nach innen gerichteten Strömung, im Bereich der Teeglasachse ist die Strömung also nach oben gerichtet.

Dieser Sekundärströmung im Teeglas sind auch die am Boden liegenden Teeblätter ausgesetzt. Sie erfahren folglich eine nach innen gerichtete Strömung und kommen deswegen nach dem Rühren in der Mitte des Teeglases zur Ruhe.

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