Erstarrende Flüssigkeiten

  • 17. January 2011

Erstarrende Flüssigkeiten

 

Neue Übergangstemperatur von Wasser und anderen Flüssigkeiten entdeckt.

Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge (USA), der University of Messina (Italien) und der Boston University (USA) haben eine grundlegende Eigenschaft entdeckt, wie sich Wasser und viele andere Flüssigkeiten verhalten, wenn sich ihre Temperatur ändert. Bei einer bisher unbekannten Übergangstemperatur zeigen sie in etwa die gleiche Viskosität.

Seit langem ist bekannt, dass sich die Eigenschaften von Flüssigkeiten in der Nähe einer bestimmten Temperatur – der sogenannten Glasübergangstemperatur – rasch ändern. Ihre Viskosität wird dann sehr groß. Das Forscherteam um Sow-Hsin Chen (MIT), Francesco Mallamace (University of Messina) und Eugene Stanley (Boston University) haben nun heraus gefunden, dass es noch einen anderen Übergangspunkt gibt, der etwa 20 bis 30 Prozent oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt und welchen die Forscher als dynamische Übergangstemperatur bezeichnen.

Diese Temperatur scheint ebenso bedeutsam wie die Glasübergangstemperatur zu sein, da die Viskosität bei dieser Temperatur eine universelle Größe für eine große Gruppe von Flüssigkeiten darstellt. Diese Gruppe – die sogenannten glasbildenden Flüssigkeiten – beinhaltet unter anderem Wasser, Ammoniak und Benzol. Bei der dynamischen Übergangstemperatur ändern sich alle Transporteigenschaften des flüssigen Zustands drastisch.

In einem Experiment untersuchten die Forscher die Viskosität von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen. Allerdings ist ihre genaue Veränderung schwer zu messen. Um sie bei kleinen Änderungen der Temperatur dennoch erfassen zu können, maßen die Forscher die Relaxationszeit des Wassers, welche direkt proportional zu Viskosität ist. Zudem analysierten sie die Daten aus veröffentlichten Studien, die das Verhalten von 84 verschiedenen Flüssigkeiten detailliert beschreiben. Damit konnten sie die Universalität ihrer grundlegenden Entdeckung nachweisen.

Noch sei es zu früh, konkrete praktische Anwendungen dieser universellen Eigenschaft vorherzusagen, so Chen. Von Nutzen könnte die Entdeckung aber beispielsweise für die Zementverarbeiung in der Baukonstruktion sein. Ein besseres Verständnis des Übergangs zur festen Form kann helfen, die Strapazierfähigkeit zu verbessern.

 MH

 

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