Leidenfrost-Effekt: Ein Plasma unterm Tropfen
Eine heiße Herdplatte eignet sich bestens als Experimentierfläche für den so genannten Leidenfrost-Effekt: Spritzt man Wassertropfen auf die heiße Platte, so tanzen sie wild umher. Das liegt daran, dass die Unterkante der Tropfen sofort verdunstet und die verbleibende Flüssigkeit auf diesem Luftkissen aus Dampf schwebt. Der Trick funktioniert immer dann, wenn die Platte deutlich wärmer ist als die Verdunstungstemperatur der jeweiligen Flüssigkeit.
Nun wurde eine zweite Version des Leidenfrost-Effekts entdeckt: Statt mit Hitze funktioniert es auch mit Elektrizität. Ihren Versuch beschreiben die Wissenschaftler um Cedric Poulain vom französischen Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien im Fachblatt "Applied Physics Letters".
Die Forschenden ließen einen Tropfen aus schwacher Salzsäure von der Spitze einer Elektrode hängen, während sich darunter als Gegenelektrode eine elektrisch leitende Metallplatte befand. Sobald der Tropfen die Platte erreichte, war der elektrische Kontakt hergestellt, denn Salzsäure ist elektrisch leitend. Bei einer angelegten Spannung von knapp über 50 Volt begann sich der Tropfen gleich wieder vom Untergrund zu lösen: Genau wie im originalen Leidenfrost-Effekt bildete sich unter der Flüssigkeit ein Dampfkissen, auf dem der Tropfen schwebte. Doch dies war nicht die einzige nette Überraschung: Das Gas des Dampfkissens wurde zudem offenbar zu einem Plasma ionisiert, denn unter dem Tropfen leuchtete es blau.
"Diese Methode ist vermutlich eine einfache und originelle Art, ein Plasma zu erzeugen", so Poulain. 50 Volt scheinen dafür zunächst eine vergleichsweise niedrige Spannung. Doch weil die Lücke zwischen Metallplatte und schwebendem Tropfen so winzig ist, entsteht ein sehr starkes elektrisches Feld. Weitere Untersuchungen ergaben, dass das Dampfkissen unter dem Tropfen hauptsächlich aus Wasserdampf bestand, hier also nicht das Wasser in seine Elemente aufgespalten wurde.
Die Forschungsgruppe um Poulain beschäftigt sich eigentlich mit dem so genannten Dampfblasenkoeffizienten, der für den sicheren Betrieb von Atomreaktoren relevant ist.
Ihre Salzsäuretropfen, das Mikroplasma und sein blaues Licht wollen die Forschenden in Zukunft genauer untersuchen. Sie planen zudem, die schnelle Dynamik des Tropfens im Moment seines Loslösens vom Untergrund zu erforschen; dem dauerhaften Leuchten waren nämlich einzelne Funken vorangegangen.
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