Liebe Leser, über die entzückenden Gewächse der Eisblumen kommen wir heute zu handfesten Tipps fürs Wäschetrocknen im Winter. Außerdem liebäugle ich mit einem Selbstversuch in Sachen Gefriertrocknung. „Hin und wieder bilden sich auf den Scheiben unseres Wintergartens zarte Eisblumen, und jedes Mal schauen sie anders aus. Eine schnell vergängliche Pracht!“, ließ kürzlich Clara Spielmann aus Gündelbach zu Fotos von Eisblumen wissen. Ihre Entstehung gebe immer noch Rätsel auf schreibt Wetter-Online und schickt gleich einige Fakten mit. Vor der Zeit wärmegedämmter Fensterscheiben habe man die vergängliche Glaskunst bei Frost öfter gesehen. Die Eiskristalle in Anmutung von Federn, Farnblättern, Bäumen oder Blumen entdecke man zuweilen heute noch an Autoscheiben oder Flachdachfenstern, schreiben die Wetterfrösche. Dazu lässt sich anfügen, dass es auch auf den lackierten Flächen der Autos sehr schöne Eisgebilde geben kann, ebenso winken selbige gerne mal von den Scheiben der Bushaltestellenhäuschen. Damit sich Eisblumen bilden, bedürfe es verschiedener Faktoren. Grundlegend seien die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der Luft, die zur sogenannten Resublimation führen. Resublimation – was für ein schönes Wort. Es meint den Übergang vom gasförmigen Aggregatzustand direkt in den festen Zustand – ohne Umweg über die flüssige Phase. Umgekehrt wird der Phasenübergang von fest zu gasförmig Sublimation genannt. Ein Paradebeispiel für die Sublimation ist Trockeneis – bei minus 78,5 Grad Celsius und kälter gefrorenes Kohlendioxid. Bei höherer Temperatur geht dieses direkt in den gasförmigen Zustand über und wird zum Beispiel bei Aufführungen für schaurig-schönen Nebel genutzt. Bei Wasser in Eisform kann es in sehr kalter und trockener Luft geschehen, dass es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übertritt. Das ist auch der Grund, weshalb Wäsche bei Kälte draußen mitunter schneller trocknet als drinnen in wassergeschwängerter Raumluft. Die feuchten Kleidungsstücke frieren erst ein und dann sublimiert das Eis in der trockenen Außenluft einfach weg. Sehr praktisch. Wer also bislang dachte, die Nachbarin sei nicht die Hellste, weil sie in Eiseskälte ihre Wäsche raushängt, ist nun eines Besseren belehrt. Optimal für diese Art der Wäschetrocknung sind Temperaturen unter null Grad Celsius und eben trockene Luft. Die Sublimation ist außerdem bedeutend für den Abbau von Schnee- und Eisdecken (Schnee- und Eisablation). Sie wird in der Glaziologie daher auch als Sammelbegriff für die Verdunstung von Schnee und Eis verwendet, klärt bei spektrum.de das Lexikon der Geowissenschaften, auf. Dass dieser Effekt auch Schneeflocken in der Luft treffen kann, fanden Forscher aus Lausanne heraus. In der Antarktis kommt demnach nur ein Teil des Schneefalls am Boden an – der Rest verdampft beim Herabrieseln. Die Ursache für diese Sublimation des Schnees sind trockene, kalte Winde, die vom Polarplateau hinabwehen. Sobald die Schneeflocken in diese Luftschicht geraten, ist ihr Dasein als solche mitunter beendet, wie die Forscher berichten. Eigentlich dürfte Eis bei der entsprechenden Temperatur und Normaldruck (rund ein Bar) gar nicht sublimieren, da dies nur bei einem geringeren Luftdruck von sechs Millibar oder weniger möglich wäre. Eine Erklärung dafür, wieso dies doch geschieht, ist die trockene Luft, die hierzu nötig ist. Reine Eisverdunstung von Wassereis benötigt eine Oberflächentemperatur von null Grad Celsius abwärts und einen unter dem Sättigungsdampfdruck der Eisoberfläche liegenden Wasserdampfdruck der Luft, erläutert hierzu spektrum.de. Der Wasserdampfdruck ist ein Partialdruck, also ein Teildruck, des Gasgemisches Luft. Die Sublimationswärme eines Stoffes setzt sich aus seiner Schmelz- und Verdampfungswärme zusammen. Der Mensch macht sich das Prinzip der Gefrier- beziehungsweise Sublimationstrocknung in vielfacher Weise zunutze, meist in dafür spezialisierten Apparaten. Bekannt sind zum Beispiel gefriergetrockneter Kaffee und ebensolche Früchte und Kräuter. Ebenso schätzen Archivare und Archäologen die Gefriertrocknung zur Konservierung ihrer Schätze. Natürlicherweise kann es ebenfalls zur Gefriertrocknung kommen: „Ötzis Schönheitsgeheimnis – Gefriergetrocknet für 5300 Jahre“, titelt archäologie.online in einem Artikel. Das Kollagen der Mumie und das Kollagen einer frischen Hautprobe seien weitgehend identisch, hatten Wissenschaftler herausgefunden. Grund für die ungewöhnlich gute Konservierung scheint die jahrtausendelange Gefriertrocknung Ötzis zu sein. Wenn die Witterung stimmt, kann ich ja mal einen Selbstversuch starten. Nun aber zurück zu den Eisblumen. Sie entstehen laut Wetter-Online an der Innenseite ungedämmter dünner Fensterscheiben, wenn die Außentemperatur unter null Grad Celsius sinkt. Die Luft kann umso weniger Wasser aufnehmen, je kälter sie wird. „Wenn im Winter die Heizung in Räumen abgesenkt wird, um zum Beispiel Energie zu sparen und oder um einfach besser zu schlafen, sinkt die Temperatur im Zimmer und die Luft übersättigt sich mit Wasser“, erklärt hierzu Matthias Habel, Pressesprecher und Meteorologe von Wetter-Online. „Dieses Wasser setzt sich an den Fensterscheiben ab, so wie man es zum Beispiel nach dem Duschen im Bad beobachten kann. Liegt aber die Temperatur der Fensterscheibe unter null Grad, kann das gasförmige Wasser auf dem Glas unmittelbar gefrieren. Das Wasser setzt sich dabei also nicht in flüssiger Form auf der Scheibe ab, sondern direkt im festen Zustand als Eis. Diesen Vorgang nennt man Resublimation.“ Die Bildung einer Eisblume beginne immer an einem Kristallisationskern. Auf einer Fensterscheibe können dies feine Schmutzpartikel, die Oberflächenbeschichtung oder Kratzer sein. An diesen lagert sich das gefrorene Wasser aus der Luft an. Die Partikel bilden nun den Ausgangspunkt für die weiteren Verzweigungen und Verästelungen der Eisblume. Mehr und mehr Wassermoleküle lagern sich an. Die Gebilde aus Eis wachsen zusammen, verzweigen sich schließlich weiter und lassen so die besonderen Muster der Eisblumen entstehen. Manchmal kann man in den floralen Formen die Wischmuster vom Fensterputzen oder die Scheibenwischerbewegung wiedererkennen. Oft scheinen die Gebilde aber auch rein zufällig zu entstehen. Welche Gestalt die Eisblume annehmen wird, lässt sich nach heutigen Erkenntnissen nicht vorhersagen, so die Pressemitteilung weiter. Eisblumen sind ebene Kristalle des Wassers. Ihre Formen beruhen wie bei einer Schneeflocke auf einer hexagonalen Symmetrie. Interessant sei, dass bei den Eisblumen die Gestalt eines kleinen Teiles so ist wie die des großen, es besteht als eine sogenannte Selbstähnlichkeit. Da ihr Gebilde demnach auch nie fertig sein kann und deshalb unvollkommen ist, beschreibt man sie in der Mathematik auch als Fraktal. Die grafische Darstellung dieses Sachverhalts wurde auch bekannt unter Apfelmännchen oder Mandelbrot-Menge, nach dem Mathematiker Benoît Mandelbrot. In der Küche kann man dieses Phänomen zum Beispiel bei dem grünen und hübschen Blumenkohl Romanesco erkunden. Falls Sie in der Nachbarschaft mal Eindruck schinden wollen, hier unser VKZ-Tipp: Hängt der Nachbar in der Kälte Wäsche auf, schmettern Sie doch ein freundliches „na, wieder mal die Sublimation ausnutzen“ hinüber. Und beim Einkauf kann man am Gemüsestand ruhig ausführlich über die Schönheit des Fraktals sinnieren. Ich lege mich derweil mal in den Schnee und hoffe auf unvergängliche Schönheit durch Gefriertrocknung. Anregungen zur Serie per E-Mail an s.ruecker@vkz.de
Phänomene der Natur