Ein Team von Physikern der Universität Edinburgh hat in Zusammenarbeit mit einem Infektions- und Immunspezialisten des Roslin Institute der Universität durch Experimente eine Theorie validiert, die erklärt, warum Farbe unabhängig von der Luftfeuchtigkeit mit der gleichen Geschwindigkeit trocknet. Die Studie ist veröffentlicht In Briefe zur körperlichen Untersuchung.
Der gesunde Menschenverstand legt nahe, dass Farbe an einem Außenzaun an einem trockenen Tag schneller trocknen sollte als an einem feuchten Tag, da die Verdunstung schneller erfolgt, wenn die Luft um eine Flüssigkeitsquelle trockener ist. Anekdotische Beweise deuten jedoch darauf hin, dass dies bei Farben und anderen Flüssigkeiten nicht der Fall ist. Vor sechs Jahren, Chemiker Jean-Baptiste Salmon und Kollegen entwickelte eine Theorie, um zu erklären, warum dies der Fall ist. Sie vermuteten, dass dies daran liegt, dass große Moleküle in der Flüssigkeit während der Verdunstung an die Oberfläche gezogen werden und eine „Polarisationsschicht“ bilden, die die Verdunstung und damit auch das Trocknen verhindert. Im Rahmen dieser neuen Anstrengung führte das Forschungsteam ein Experiment durch, um diese Theorie zu testen.
Die Forscher bohrten fünf Löcher in einen gedrungenen, runden Zylinder und führten in horizontaler Position Glaskapillarröhrchen ein – jedes wurde dann an Ort und Stelle versiegelt. Anschließend gaben sie eine Menge Polyvinylalkohol in den Zylinder und stellten ihn auf eine Waage. Sie gossen eine dünne Schicht Öl auf die Flüssigkeit, um eine Verdunstung an der Oberfläche zu verhindern.
Der letzte Schliff bestand darin, einen RH-gesteuerten Luftstromkasten über dem Zylinder zu platzieren, um die Luftfeuchtigkeit zu regulieren. Anschließend führte das Team mehrere 17-stündige Versuche durch, um die Verdunstungsraten (wobei die Skala zur Messung der verdunsteten Flüssigkeitsmenge verwendet wurde) aus den Röhrchen bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeitswerten im Bereich von 25 % bis 90 % zu bestimmen.
Die Forscher fanden heraus, dass die Verdunstungsraten erwartungsgemäß etwa drei Stunden lang konstant blieben. Doch dann sanken die Raten, wie von Salmon theoretisiert, unabhängig von der Luftfeuchtigkeit. Die Verdunstungsrate nahm mit zunehmender Luftfeuchtigkeit in den ersten drei Stunden nicht ab. Allerdings schien die Theorie nur für Luftfeuchtigkeitswerte bis zu 80 % zu gelten – bei höheren Raten verlangsamte sich die Verdunstung tatsächlich, was nach Ansicht des Teams wahrscheinlich auf eine andere Kraft zurückzuführen war.
Die Forscher schlagen vor, dass ihre Arbeit medizinische Anwendungen haben könnte, da jüngste Forschungsbemühungen gezeigt haben, dass Atemtröpfchen dazu neigen, Häute zu bilden, die denen in den Versuchsapparaten ähneln.
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Max Huisman et al.: Die Verdunstung konzentrierter Polymerlösungen ist unempfindlich gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit. Briefe zur körperlichen Untersuchung (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.248102
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