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Eindringen bei Durchmischung von Flüssigkeiten
 
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Kolvena
Gast





Beitrag Kolvena Verfasst am: 12. März 2023 20:13    Titel: Eindringen bei Durchmischung von Flüssigkeiten Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Es geht um diese Aufgabe:

https://www.leifiphysik.de/waermelehre/temperatur-und-teilchenmodell/aufgabe/durchmischung-von-fluessigkeiten

Unter dem Link gibt es auch bereits eine Lösung zur Aufgabe.

Sorry, dass ich nur einen Link poste, aber alles inklusive Bilder hierher zu kopieren ist schwieriger.

Meine Ideen:
Die gegebene Lösung kann ich soweit auch nachvollziehen. Was ich aber nicht verstehe, und auch nicht geklärt wird:
Warum dringt die obere Flüssigkeit tiefer in die untere ein als umgekehrt? Ich gehe davon aus, dass es etwas mit der Gewichtskraft der oberen Flüssigkeit zu tun hat. Kann man das auch mit dem Teilchenmodell erklären?
Capesius



Anmeldungsdatum: 01.05.2022
Beiträge: 55

Beitrag Capesius Verfasst am: 14. März 2023 02:27    Titel: Diese Deutung der Beobachtung ... Antworten mit Zitat

Kolvena hat Folgendes geschrieben:
...Warum dringt die obere Flüssigkeit tiefer in die untere ein als umgekehrt? Ich gehe davon aus, dass es etwas mit der Gewichtskraft der oberen Flüssigkeit zu tun hat. Kann man das auch mit dem Teilchenmodell erklären?

...der asymmetrischen Diffusion aufgrund eines speziellen Teilchenmodells kann ich nicht nachvollziehen; für mich sieht das eher nach einer Besonderheit der Mischfarbverlaufsfunktion des verwendeten Grafikprogramms aus, die womöglich bloß die geforderte exponentiell abfallende Extinktion mit wachsender Eindringtiefe ungenau wiedergibt.
Kolvena
Gast





Beitrag Kolvena Verfasst am: 14. März 2023 08:39    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort!
Dass die obere Flüssigkeit tiefer eindringt als umgekehrt, steht aber auch bei den Beobachtungen zum Experiment in der Lösung... Kann es dafür irgendwelche physikalischen Gründe geben?
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5065

Beitrag DrStupid Verfasst am: 14. März 2023 09:06    Titel: Antworten mit Zitat

Kolvena hat Folgendes geschrieben:
Dass die obere Flüssigkeit tiefer eindringt als umgekehrt, steht aber auch bei den Beobachtungen zum Experiment in der Lösung... Kann es dafür irgendwelche physikalischen Gründe geben?


Ich formuliere es mal anders herum: Ich sehe keinen Grund, warum die Diffusionsgeschwindigkeiten beider Komponenten in der jeweils anderen immer gleich groß sein sollten.
willyengland



Anmeldungsdatum: 01.05.2016
Beiträge: 689

Beitrag willyengland Verfasst am: 14. März 2023 09:35    Titel: Antworten mit Zitat

Man weiß ja nichts über die Art der Flüssigkeiten und Farbstoffe, daher kann man das nicht definitiv sagen.

Nehmen wir an, es ist beides Wasser, aber mit unterschiedlichen Farbstoffen.
Dann könnte es z.B. so sein, dass das Farbmolekül A viel größer ist, sich also langsamer bewegt und daher weniger gut in die obere Phase eindringt.

Sind es verschiedene Flüssigkeiten, dann könnte es so sein wie DrStupid sagt, die Löslichkeiten sind unterschiedlich. s. z.B. Chloroform und Wasser:
https://de.wikipedia.org/wiki/Chloroform#Physikalische_Eigenschaften

Es könnte auch ein Artefakt sein: Da man es hineingießt, wird die obere Flüssigkeit stärker in die untere verwirbelt.

_________________
Gruß Willy
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5065

Beitrag DrStupid Verfasst am: 14. März 2023 11:44    Titel: Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:
Es könnte auch ein Artefakt sein: Da man es hineingießt, wird die obere Flüssigkeit stärker in die untere verwirbelt.


Es könte auch eine optische Täuschung sein. Unsere Augen sind sehr schlecht darin absolute Helligkeiten zu vergleichen.
Capesius



Anmeldungsdatum: 01.05.2022
Beiträge: 55

Beitrag Capesius Verfasst am: 14. März 2023 22:18    Titel: Die Verwirbelung sollte doch ... Antworten mit Zitat

willyengland hat Folgendes geschrieben:
...Es könnte auch ein Artefakt sein: Da man es hineingießt, wird die obere Flüssigkeit stärker in die untere verwirbelt.
...explizit ausgeschlossen sein durch das beschriebene "Überschichten", also dem vorsichtigen Hineingießen der zweiten Komponente. Ansonsten habe ich mich an dem Bild orientiert, aus dem für mich partout nicht erkennbar ist, daß die Diffusionsfronten so unterschiedlich sein sollen, daß hierzu ein Erklärungsversuch erwartet wurde.
Sofern Dichtekonstanz gilt; Wenn z.B. die blauen Moleküle in das Regime der roten eindringen, hinterlassen sie ja überall blaue "Fehlstellen". Was soll diese besetzen? Denkbar wäre, wenn bspw. die roten Moleküle doppelt so groß sind wie die blauen, aber jedes genauso intensiv wahrnehmbar wie ein blaues, das Vordringen der blauen, die zu zweit einen vormals roten Platz einnähmen, sich deutlicher wahrnehmen ließe. Ohne Kenntnis der Molekülgrößen, Lösungsdichten und molaren Extinktionskoeffizienten läßt sich trefflich spekulieren.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5065

Beitrag DrStupid Verfasst am: 15. März 2023 09:30    Titel: Re: Die Verwirbelung sollte doch ... Antworten mit Zitat

Capesius hat Folgendes geschrieben:
Wenn z.B. die blauen Moleküle in das Regime der roten eindringen, hinterlassen sie ja überall blaue "Fehlstellen".


Die Anführungszeichen zeigen ja schon, dass Dir der Gedanke an Fehlstellen in einer Flüssigkeit selbst nicht so ganz geheuer ist. Wovon werden die wohl gefüllt werden? Natürlich mit anderen Flüssigkeitsmolekülen. Im Extremfall, dass der rote Farbstoff gar nicht diffundiert, würde sich bei idealen Mischungen das Volumen oberhalb der roten Grenzschicht um den Betrag erhöhen, um den sich das Volumen darunter verringert.
Capesius



Anmeldungsdatum: 01.05.2022
Beiträge: 55

Beitrag Capesius Verfasst am: 16. März 2023 19:25    Titel: Das ist eher ... Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Die Anführungszeichen zeigen ja schon, dass Dir der Gedanke an Fehlstellen in einer Flüssigkeit selbst nicht so ganz geheuer ist. Wovon werden die wohl gefüllt werden? Natürlich mit anderen Flüssigkeitsmolekülen. Im Extremfall, dass der rote Farbstoff gar nicht diffundiert, würde sich bei idealen Mischungen das Volumen oberhalb der roten Grenzschicht um den Betrag erhöhen, um den sich das Volumen darunter verringert.
...der Versuch, das Konzept der Diffusion in Flüssigkeiten gedanklich in Etappen des Platzwechsels einzuteilen statt ungeheuere Fernwirkungs- oder Gitterfehlerhypothesen aufzustellen. Die didaktisch interessantere Frage wäre in Ergänzung zu Deiner Erwiderung, warum die Diffusion mit unterschiedlich eingefärbten statt mit einer eingefärbten und einer uneingefärbten Flüssigkeit behandelt wird.
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