Wolke in der Flasche

Wolken entstehen, wenn sich gasförmiger Wasserdampf beim Abkühlen in der Atmosphäre zu kleinen Wassertröpfchen umwandelt. Diesen Vorgang der Wolkenbildung kannst du auch zu Hause nachstellen, und zwar ohne viel Aufwand und in nur wenigen Sekunden.

Das brauchst du dazu

  • 1 farblose PET-Flasche (ohne Etikett) mit Schraubverschluss
  • Wasser
  • Zündholz


So gehts
Entferne von einer farblosen PET-Flasche das Etikett. Fülle etwas Wasser in die Flasche, schüttle sie kurz und schütte das Wasser wieder aus. Die Flasche ist innen nun feucht.

Zünde ein Zündholz an, lösche es wieder und lass den Rauch in die Flasche, die du kopfüber hältst, aufsteigen. Ein bisschen Rauch reicht schon aus.

Verschraube die Flasche fest.

Der Rauch des Zündholzes sollte sich schnell in der Flasche verteilt haben, so dass er nicht mehr sichtbar ist.

Drücke nun die Flasche mit beiden Händen fest zusammen und lass sie dann ruckartig wieder aus. Beim Auslassen bildet sich nun kurz ein Nebel in der Flasche. Das ist bereits eine Wolke. Wenn du die Flasche wieder zusammendrückst, verschwindet der Nebel wieder. Mache das nun mehrmals hintereinander, dann erkennt man „Wolke da“ und „Wolke weg“ noch besser.

Bei der Wolke handelt es sich nicht um den Rauch des Zündholzes, da dieser ja immer sichtbar sein müsste, sondern um kondensierten Wasserdampf. Eine Wolke am Himmel entsteht genau nach dem gleichen Prinzip.

Hintergrundinfo
Wolken entstehen, wenn Luft aufsteigt, in höheren Schichten der Atmosphäre abkühlt und der gasförmige Wasserdampf in dieser Luft sich dadurch in kleine Wassertröpfchen umwandelt. Das nennt man „Kondensation". Die vielen Wassertröpfchen sind so fein, dass sie nicht nach unten fallen und in großer Zahl die sichtbare Wolke bilden.

Allerdings braucht es für diese Kondensation noch was: Die Wassertröpfchen benötigen etwas, an dem sie sich „niederschlagen“ können, also einen Körper, an dem sich diese Tröpfchen bilden können. Diesen Effekt erkennt man zB, wenn ein kaltes Glas beschlägt – auch hier kondensiert abkühlender Wasserdampf an einem Gegenstand.

In der Luft existieren solche Gegenstände in Form von mikroskopisch kleinen Körnchen, sogenannten Aerosolen oder Kondensations-Kernen. Das können Blütenpollen sein, feinste Sandkörnchen, Ruß, Salzkristalle usw. Ohne diese Aerosole gäbe es keine Wolken.

Wenn die drei Voraussetzungen „ausreichend Luftfeuchtigkeit“, „vorhandene Aerosole“ und „Abkühlung“ gegeben sind, können Wolken übrigens auch in Bodennähe entstehen – das ist dann Nebel.

Im Versuch mit der Flasche werden diese drei Voraussetzungen folgendermaßen erzeugt:

  1. Das nasse Innere der Flasche sorgt für ausreichend Luftfeuchtigkeit.

  2. Der Rauch des Zündholzes hat ausreichend Aerosole in die Flasche gebracht.

  3. Die Abkühlung wurde mit einem „Trick“ erreicht, da es im Versuch ja keine nach oben kühler werdende Atmosphäre gibt: Das Auslassen der zusammengedrückten Flasche gab der Luft darin wieder mehr Platz. Bei diesem Ausdehnen der Luft, wenn sich die Gasmoleküle wieder voneinander entfernen, kommt es zu einer Abkühlung. Diesen Abkühlungseffekt nennt man den „Joule-Thomson-Effekt“. Dieser bezeichnet die Temperaturänderung eines Gases bei einer Druckminderung, d. h. die Temperatur des Gases sinkt bei der Entspannung. Das erkennt man im Alltag zB auch bei der Benützung einer Sodawasser- oder Schlagobersflasche, wenn das komprimierte Gas der Patrone in die Flasche strömt. Die Flasche wird dann ganz kalt.

Wenn man beim Versuch die Flasche wieder zusammendrückt, passiert das Gegenteil – die Luft darin wird komprimiert, erwärmt sich, die feinen Wassertröpfchen verdunsten und die Wolke verschwindet wieder.

Dieser Versuch ist Teil des Klima-Stationenbetriebs mit 13 weiteren Experimenten rund ums Klima. Die Anleitungen und ein ForscherInnen-Heft zum Stationenbetrieb findest du hier.

 >> zurück