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Ein Wasserkessel.
Wir füllen Wasser hinein, erhitzen es und schauen, was passiert.
Da tritt Dampf aus.
Und der Deckel hebt sich.
Warum ist das eigentlich so?
Warum kocht das Wasser über, wenn es stark erhitzt wird?
Dazu machen wir einen Versuch:
Wir füllen Wasser in ein Reagenzglas und erhitzen es.
Wir beobachten das Glas und behalten die Wassertemperatur im Auge.
Oh! Was war das?
Das erhitzte Wasser wird gasförmig und verwandelt sich in Wasserdampf.
Das Wasser ist jetzt ca. 100 Grad Celsius heiß.
Bei dieser Temperatur beginnt Wasser zu verdampfen.
Es brodelt richtig und kocht über.
Die Blasen treten auf, weil sich das Wasser beim Verdampfen
ganz erheblich ausdehnt.
Das Volumen von Wasserdampf ist ca. 1700 Mal so groß wie das von Wasser.
Wir versuchen es noch einmal, mit mehr Wasser.
Wir verschließen das Reagenzglas mit einem Pfropfen,
damit das Wasser nicht überkochen kann.
Da, Bläschen!
Oh! Es kocht doch über!
Der Pfropfen löst sich.
Der Wasserdampf schießt heraus.
Wenn Wasser in einem geschlossenen Gefäß erhitzt wird,
erhöht sich der Druck in dem Gefäß, ohne dass das Wasser verdampft.
Erst wenn das Gefäß geöffnet wird, verdampft das Wasser.
Es dehnt sich fast explosionsartig aus.
Kann man mit Hilfe dieser Dampfexplosion
einen Ball aus einem Rohr herausschießen?
Da Glas zu leicht bricht, nehmen wir dieses Rohr aus Edelstahl.
Das Messgerät zeigt den Wasserdruck im Rohr
in der Einheit Megapascal an.
Das Rohr hat ein Ventil, das wir per Hebel schnell öffnen können.
Unser Plan:
Wir wollen den Druck im Rohr messen und dann: Ball aus dem Rohr.
Wir füllen das Rohr bis zum Rand mit Wasser.
Und erhitzen es.
102 Grad Celsius!
Der Druckmesser zeigt immer noch Null an.
Und Ventil öffnen!
Naja, es kommen zwar Wasser und Dampf heraus,
aber es reicht nicht, um einen Ball herauszuschießen.
Erhöhen wir also die Temperatur auf 110 Grad Celsius.
Der Druckmesser zeigt 0,05 Megapascal an.
Wasser und Dampf kommen schneller herausgeschossen als vorher.
Und reichen auch weiter!
Im Vergleich: Unten, bei nur 10 Grad mehr ist der Effekt viel stärker.
Vielleicht können wir damit wirklich einen Ball herausschießen.
Dieser Gummiball wiegt ca. 30 Gramm.
Versuchen wir den Abschuss mit dem 110 Grad heißen Wasser.
Hebel umlegen.
Ein Stückchen weit ist er geflogen, aber viel war das nicht.
Oh, wir sind im Freien.
Umso besser!
Denn hier können wir die Temperatur ohne Gefahr noch weiter erhöhen.
Als erstes bauen wir eine spezielle Vorrichtung für unser Experiment.
Die Konstruktion muss stabil sein, denn wenn der Dampf herausschießt,
gibt es einen ordentlichen Rückstoß.
Deshalb montieren wir das Rohr auch fest am Gestänge.
Der Ball passt genau in die Öffnung des Rohrs.
Der herausschießende Dampf wird ihn mit voller Wucht treffen.
Nach 4 Stunden ist der Aufbau beendet.
Vor dieser Wand wollen wir den Ball 5 Meter weit aus dem Rohr schießen.
Nur mit Wasserdampf.
Ein Kollege wird versuchen, den Ball zu fangen,
wenn er denn herausgeflogen kommt.
Er ist gut gegen den heißen Dampf geschützt.
Zunächst erhitzen wir das Wasser im Rohr. Das ist ziemlich mühsam.
Über 120 Grad Celsius.
Der Druckmesser zeigt einen Druck von 0,1 Megapascal an.
Und jetzt der Ball.
Hebel lösen und Schuss.
Da fliegt er.
Der Ball ist etwas mehr als 2 Meter weit geflogen,
bis zu unserem Kollegen hat er es nicht geschafft.
Nochmal die Zeitlupe: Erst kommt der Ball, dann der Dampf.
Das zeigt, dass der Dampf den Ball wirklich rausdrückt.
Wir füllen Wasser nach und erhöhen die Temperatur noch einmal.
Die Temperatur: gut 150 Grad.
Der Druck: 0,5 Megapascal.
So viel wie in einem prallen Fahrradreifen.
Und los!
Er ist weiter geflogen, über 4 Meter.
Bis zu unserem Kollegen hat er es wieder nicht geschafft.
Aber wir kommen der Sache näher.
Wir füllen noch mal Wasser nach, denn jetzt wollen wir die Temperatur
auf 180 Grad Celsius erhöhen.
Der Druck steigt.
Wir erhitzen wieder und die Temperatur steigt.
Und noch ein bisschen.
180 Grad Celsius.
Der Druck beträgt nun 1 Megapascal.
Ein Fahrradreifen wäre längst geplatzt.
Wir legen den Ball wieder ein.
Der Druck ist groß, die Spannung steigt.
Unser Fänger wird alles geben!
Und los!
Über 5 Meter hat der Ball geschafft. Nicht schlecht.
Und unser Kollege?
Naja, der war weniger gut.
Wir rekapitulieren: Wenn wir Wasser in einem Rohr erhitzen,
wird ein hoher Druck aufgebaut.
Sobald wir das Rohr öffnen, entsteht Wasserdampf,
der einen Ball aus dem Rohr herausschießen kann.
Die 3 Versuche im Vergleich:
Bei höherer Temperatur ist auch der Druck größer.
Es entsteht mehr Dampf und dieser schießt auch viel schneller heraus.
Der Ball fliegt entsprechend weiter.
Blenden wir die 3 Versuche mit einem Trick übereinander,
wird ganz deutlich: Der Ball, der mit dem größten Druck herausschießt,
fliegt schneller und weiter als die anderen.
Aber der Kollege muss noch fangen üben!
Untertitel: ARD Text im Auftrag des SWR