Podcasts about teilchenbewegung

Bringt man Mikropartikel in ein Plasma ein, so laden sie sich elektrisch auf, man spricht von einem "`Komplexen Plasma"'. Das Komplexe Plasma besteht damit aus Elektronen, Ionen, Neutralgasteilchen und den (meist negativ) geladenen Staubpartikeln. Alle diese Teilchen wechselwirken miteinander. Mit Hilfe eines Lasers und einer Kamera, können Position und Geschwindigkeit der Staubpartikel ermittelt werden. Bei herkömmlichen Flüssigkeiten ist dies nicht möglich, da die Atombewegung nicht gleichzeitig räumlich und zeitlich in genügend hoher Auflösung zugänglich ist. In dieser Arbeit werden Ströme geladener Mikropartikel beschrieben, die in einem eigens dafür konstruierten Kanal fliessen. Im ersten Teil werden lineare Strömungen, im zweiten Teil ringförmige, quasi-unendliche Strömungen Komplexer Plasmen untersucht. Dabei steht die Frage nach den Grenzen des kooperativen Verhaltens der Teilchen im Vordergrund. Bei den linearen Strömungen geht es um kollektive Effekte in einer Laval-Düse. Die Untersuchung der Teilchenbewegung unter Schwerelosigkeit (während der Parabelflüge) auf kinetischem Level offenbart den Unterschied zwischen Einzelteilchenbewegung und der Strömung kleiner und großer Teilchenwolken. Im Labor wird die Bildung von Ketten unter Schwerkraft beschrieben. Die Analysen der Position, der Länge und der Stabilität der Ketten ergeben, dass ein bindendes Potential zwischen den negativ geladenen Staubteilchen vorhanden sein muss. In einer Erweiterung dieses Experiments zeigen sich Wellen. In horizontaler Konfiguration wird dargestellt, dass Wellen in Staubpartikelströmungen wie Wasserwellen am Strand brechen können. Das Hauptziel der Experimente mit ringförmigen Strömungen ist die Frage nach dem Strömungsverhalten bei der Bewegung um ein Hindernis. Die Antwort der Thermodynamik, dass in einem klassischen inkompressiblen Fluid das Produkt aus Geschwindigkeit und Querschnittsfläche konstant bleibt, wird für die hier untersuchten ringförmigen Strömungen nachgewiesen. Weiterhin wird das Ordnungsverhaltens der Partikel innerhalb der Strömung beim Passieren des Hindernisses analysiert. Dabei wird sehr detailliert gezeigt, wie Partikelbahnen verschmelzen oder neu entstehen. Es zeigen sich viele Analogien zu bekannten Systemen, wie z.B. dem Straßenverkehr, wenn etwa auf einer mehrstreifigen Straße eine Spur endet. Die gefundenen Ergebnisse unterstreichen eindrucksvoll die Eignung Komplexer Plasmen als interdisziplinäres Modellsystem zur Analyse dynamischer Vorgänge in der Natur.

Hallo und willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten! Mein Name ist Nils Andresen. Heute werden wir das bereits in der letzten Folge kurz angesprochene Thema, die Ausdehnung von Materie bei Wärme, genauer behandeln. Wie bereits beim letzten Mal gesagt wurde, bestehen alle Stoffe aus Teilchen. Diese Teilchen bewegen sich je nach Temperatur unterschiedlich schnell hin- und her. Je wärmer es wird, desto stärker bewegen sie sich. Die verstärkte Teilchenbewegung hat zur Folge, dass sie sich gegenseitig wegstoßen, um sich mehr Platz zu verschaffen. Da sich bei einer Erwärmung sehr viele Teilchen gleichzeitig, mehr bewegen und wegstoßen, ist dieser Platzunterschied durchaus beträchtlich. Deutlich kann man das an einem Luftballon sehen. Wenn man ihn bei Zimmertemperatur aufbläst und dann einige Zeit ins Gefrierfach legt, kann man deutlich sehen, dass er kleiner geworden ist. Hierbei wird der eben beschriebene Vorgang umgekehrt. Die Luft aus dem Ballon wird im Gefrierfach kälter. Dies hat zur Folge, dass sich die Teilchen des Gases im Ballon langsamer bewegen und somit weniger Platz brauchen - Der Ballon schrumpft. Ein weiterer Effekt dieser Ausdehnung ist, dass sich die Dichte des Stoffes verringert, da die Dichte über Masse durch Volumen definiert ist. Die Masse bleibt gleich, das Volumen erhöht sich, deshalb wird die Dichte geringer. Stoffe mit geringerer Dichte sind bei gleichem Volumen leichter, als Stoffe mit höherer Dichte. Deshalb steigen sie auf. Das wahrscheinlich bekannteste Beispiel dafür ist der Heißluftballon. Schön, dass ihr auch bei dieser Fole dabei wart. Wenn ihr weitere Informationen zu Physik in 2 Minuten oder anderen "in 2 Minuten" Podcasts sucht, dann werdet ihr bestimmt auf unserer Website www.in2minuten.com fündig.

Wenn ihr noch Fragen habt, dann schreibt eine Mail an Physik@in2Minuten.com. Bis zum nächsten Mal!

Hallo und herzlich willkommen zur ersten Folge von Physik in 2 Minuten! Mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um Wärmeleitung. Wärmeleitung findet im Gegensatz zu Wärmestrahlung nur in Zusammenhang mit Materie statt. Das heißt, dass ein Medium wie Luft, Wasser oder Metall benötigt wird um die Wärme zu transportieren. Warum das so ist, ist eigentlich relativ einfach: Wenn sich Stoffe, z.B. Wasser, erwärmen, dann beginnen sich die Teilchen aus denen sich diese Stoffe zusammensetzen schneller zu bewegen. Ein Nebeneffekt dieser Teilchenbewegung ist, dass sie nun mehr Platz benötigen. Je wärmer es wird, desto stärker bewegen sich die Teilchen und desto mehr Platz benötigen sie. Deshalb dehnen sich Stoffe auch aus, wenn sie sich erwärmen. Um sich mehr Platz zu verschaffen, stoßen sich die Teilchen gegenseitig weg. Dies hat zur Folge, dass sich immer mehr Teilchen hin und her bewegen und die Wärme somit weitergegeben wird. Bei diesem Vorgang geht übrigens keine Energie verloren. Es kommt natürlich je nach Strecke und Grad der Isolierung des Leitmaterials zu einer Abkühlung, dabei entweicht die Wärmeenergie aber nur und verschwindet nicht. Das nennt man Energieerhaltungsgesetz. Die Menge der Wärme, die in einer bestimmten Zeit einen bestimmten Weg zurücklegt, hängt von den Leiteigenschaften des Materials ab. Das heißt: Je besser ein Material leitet, desto mehr Wärme kann transportiert werden. Für die Bestimmung dieser Leiteigenschaften gibt es eine einfache Regel: Je dichter der Stoff, desto besser wird die Wärme geleitet. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart. Wenn ihr weitere Informationen zu diesem und Anderen "in 2 Minuten" Podcasts sucht, dann werdet ihr bestimmt auf unserer neuen Website www.in2minuten.com fündig. Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an Physik@in2Minuten.com schicken. Bis zur nächsten Folge von Physik in 2 Minuten!