Mittwoch, 16. August 2017

Wie kommt die Mine in den Bleistift?

BleistifteDer Bleistift wird seinem Namen schon seit Jahrhunderten nicht mehr gerecht. Seine Mine besteht nämlich aus Graphit. Das ist nicht nur dunkler als Blei, sondern vor allem auch einfacher herzustellen, günstiger und gesünder. Aber wie kommt sie in den hölzernen Bleistift hinein?

Genau genommen kommt die Mine nicht in den Stift, sondern der Stift um die Mine. Das umhüllende Holz besteht zunächst aus zwei Hälften, in die an den Innenseiten eine Rille gefräst wurde. Diese passt sich exakt der Form der Mine an. Das Ganze erinnert stark an einen Sandwich: Oben und unten das Brot, innen die Füllung. Und so wird das Holz um die Mine herum zusammen geleimt. Die perfekte Passform und meist auch eine Außelackierung sorgen dafür, dass man die Verleimung mit bloßen Auge praktisch nicht erkennen kann.

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Wie funktioniert eine Thermoskanne?

kirsua090100002Die Thermoskanne ist ein nicht wegzudenkender Begleiter für alle, die Getränke auch unterwegs heiß oder kalt halten möchten – unabhängig von der herrschenden Außentemperatur. Aber wie macht die Thermoskanne das?

Normalerweise ist die Wärmestrahlung dafür verantwortlich, dass Getränke abkühlen oder erwärmt werden. Wärmeenergie fließt immer von warm nach kalt. Das gefüllte Gefäß nimmt also die wärmere Temperatur an und strahlt sie an die kältere ab. Unterschiede werden so nach und nach ausgeglichen, das Getränk passt sich also der Gegenseite an. Es gilt also jene Brücke durch physikalische Maßnahmen zu unterbrechen. Hierzu besteht die Thermoskanne genau genommen auszwei Gefäßen: Der Außenhülle, die in sich eine zweite Hülle, das eigentliche Gefäß, beinhaltet. Das innere Gefäß ist verspiegelt, was dafür sorgt, das Wärme nach innen zurückgestrahlt wird. Vor allem aber befindet sich zwischen innerem Gefäß und äußerer Hülle keine Luft, sondern ein Vakuum. Wärme braucht aber ein Trägermedium. Aufgrund dieser Tatsache verhindert das Vakuum also, dass ein Wärmeaustausch zwischen innen und außen (oder umgekehrt) stattfinden kann.

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Woher hat das Martinshorn seinen Namen?

MartinshornDie Fanfare eines Einsatzfahrzeuges (Feuerwehr, Polizei, Rettungsdienst etc.) wird Martinshorn genannt. Genau genommen heißt es Folgetonhorn. Entgegen vieler Meinungen stammt der Name jedoch nicht vom Heiligen Sankt Martin ab, sondern ganz schlicht und ergreifend von dem Familiennamen des Erfinders. Die „Deutsche Signal-Instrumenten-Fabrik Max B. Martin“ entwickelte gemeinsam mit Polizei und Feuerwehren bereits im Jahre 1932 ein Mehrtonhorn, das markenrechtlich geschützte „Martin-Horn“.

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Warum kühlt ein Ventilator?

fan-62784_1280Die Antwort ist einfach: Ein Ventilator kühlt nicht! Warum aber verspüren wir dann eine angenehme Kühlung, wenn wir uns in den Luftstrom eines solchen Gebläses stellen? Der Ventilator bewegt die Luft, was den Luftaustausch fördert. Dieser funktioniert aber nur, wenn es Wärme- oder Feuchtigkeitsunterschiede zwischen Körper und Umgebungsluft gibt. Wie beispielweise im Sommer, wenn man bei 30 Grad mit dem Fahrrad unterwegs ist. Bewegte und still stehende Luft haben die gleiche Temperatur. Dennoch wird das Radeln im Fahrtwind als angenehm empfunden. Auch Ventilatoren oder Fächer blasen die Luft weg, die unmittelbar die Haut umgibt. Da man bei Hitze über die Haut Schweiß absondert, ist die Luft nahe am Körper relativ feucht. Wird sie weggeblasen und durch „frische“ Luft ersetzt, kann sich der Schweiß besser verflüchtigen. Er verdunstet und erzeugt dabei Kälte, indem der Flüssigkeit und ihrer Umgebung die erforderliche Verdunstungswärme entzogen wird.

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Wie funktioniert ein Radiergummi?

796776_original_clipdealer.deDie einzelnen Graphitteilchen des Bleistiftstrichs „verweben“ sich mit den Papierfasern. Der Radiergummi ist durch seine Konsistenz so flexibel, dass er zwischen die einzelnen Fasern gelangt. Dabei reibt er die Graphitteilchen mechanisch vom Papier ab (aus dem Lateinischen: radere = kratzen, schaben). Feine sandige Zusatzstoffe wie zum Beispiel Bimsstein verstärken die Reibung. Tintenradierer enthalten davon übrigens besonders viel, denn Tinte ist schwerer abzureiben als Graphit.

Lange wurden Radiergummis aus Kautschuk hergestellt (vgl. auch unten). Beim Vulkanisieren vernetzen sich Kautschukmoleküle mit Schwefelmolekülen. Bei der Radiergummiherstellung wird die Vulkanisation nicht ganz bis zum Ende durchgeführt (wie es zum Beispiel bei anderen Gummiarten geschieht). So bleiben einige Kautschukmoleküle unvernetzt. Sie unterstützen die Funktion des Radierers. An ihnen haften die abgeriebenen Graphitpartikel. Eine wichtige Funktion hat der Zusatzstoff „Faktis“. Diese klebrige krümelige Substanz, die aus Pflanzenölen und Schwefel hergestellt wird, nimmt die Graphitteilchen auf.

Je mehr Radiererfläche über das Papier reibt, desto mehr „Späne“ können sich von der Radiererfläche lösen und Graphit aufnehmen. „Radierexperten“ schneiden den Gummi deshalb sogar ein.

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Wie funktioniert eine Mikrowelle?

1250467_original_clipdealer.deJeder kennt die physikalische Regel, dass Reibung Wärme erzeugt. Aber was versteht man überhaupt unter Reibung? Wenn Sie zwei Gegenstände aneinaner reiben verwandelt sich ein Teil Ihrer Muskelenergie in Wärme! Und was ist Wärme? Nichts anderes als molekulare Bewegung! Durch die Mikrowellen werden bestimmte Moleküle angeregt, sich zu bewegen, und wenn sie sich bewegen, werden sie warm – so einfach ist das. Das hat nun wirklich nichts mit Reibung zu tun, was immer man auch im Zusammenhang mit Molekülen darunter verstehen mag.

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Wie funktionieren Zündhölzer?

match-218451_1280Phosphor ist eine chemische Substanz, die sich schon bei geringer Reibung entzündet. Würde man Phosphor die roten Köpfe der Zündhölzer geben, so würden sich diese möglicherweise schon entzünden, wenn man nur an der Schachtel wackelt. Deshalb steckt nur eine geringe Menge Phosphor in der Reibfläche. Reibt man ein Streichholz darüber, so entstehen kleine Funken, die ausreichen, um den Streichholzkopf zu entzünden.

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Wie entstehen Kondensstreifen?

contrail-16070_1280Sie entstehen als weiße, schmale Wolkenstreifen durch Kondensation des Wasserdampfes an den Rußteilchen in den Abgasen eines Flugzeuges. Voraussetzung hierfür ist, daß die Luft in der Flughöhe genügend feucht und kalt ist. Kondensstreifen entwickeln häufig nach unten gerichtete Quellformen. In relativ trockener Umgebungsluft sind sie meist sehr kurzlebig, in feuchten Luftmassen können sie aber auch einige Stunden erhalten bleiben. Sie bilden dann breite, flockige oder faserige Wolken, die das Aussehen von hohen Schleierwolken haben.

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Warum schwimmen Schiffe?

sailing-vessel-3672Schiffe schwimmen, weil darüber nur die Dichte bestimmt, das Gewicht pro Volumen. Daher kommt es, dass ein 38.000 Tonnen schweres Schiff schwimmen kann, während ein 50 Gramm leichter Knetklumpen sinkt. Die Knetmasse könnte schwimmen, wenn man sie verformt und dabei einen mit Luft gefüllten Hohlraum schafft. Die geringe Dichte der Luft ergibt zusammen mit der Knetmasse eine mittlere Dichte. Diese ist geringer als die des Wassers – und jeder Körper schwimmt, der eine geringere Dichte besitzt als Wasser. Nach dem archimedischen Prinzip verliert der Körper im Wasser soviel von seiner Gewichtskraft, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeit wiegt. Ein Luxusdampfer hat trotz seiner Masse eine geringe Dichte, da er ein riesiges Volumen einschließt. Je mehr ein Schiff beladen wird, umso höher steigt auch die durchschnittliche Dichte an. Wird sie jedoch größer als die des Wassers, sinkt das Schiff. Auftrieb gibt es aber nicht nur im Wasser, sondern ebenso in der Luft. Hier gelten die gleichen Gesetze. Zeppeline werden deshalb Luftschiffe genannt, weil sie den „Luftozean“ befahren. Die Hülle ist mit Helium gefüllt, das eine etwa siebenfach kleinere Dichte als die Atmosphäre hat.

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Warum klingt das Martinshorn beim Vorbeifahren erst höher und dann tiefer?

433559_photo_jpg_s_clipdealer.deEs liegt am sogenannten Doppler-Effekt. Wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit einem Punkt näher, kommen die Schallwellen, die aus dem Martinshorn kommen, auch in kürzen Abständen an dem Punkt an – die Frequenz (und der Ton) wird höher. Fährt nun das Polizeiauto weiter, werden die Abstände in denen die Schallwellen an dem festen Punkt ankommen immer größer.

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