Blase (Physik)

Eine Blase ist ein gasförmiger Körper innerhalb einer Flüssigkeit. Er ist von dieser durch eine in sich geschlossene Phasen grenzfläche getrennt. Blasen können nur unterhalb der kritischen Temperatur entstehen.

Wird ein Strohhalm ins Wasser getaucht und gepustet, steigen Blasen auf; beim Pusten in dieselbe Flüssigkeit oberhalb der kritischen Temperatur werden keine Blasen entstehen. Wissenschaftler ermitteln unter anderem mithilfe der Blasendruck-Methode die Oberflächenspannung. Je kleiner die Oberflächenspannung ist, desto kleiner werden die Blasen, ehe diese platzen, also in noch kleinere Blasen zerfallen. Ohne Oberflächenspannung können somit keine Blasen mehr entstehen. Das Komplement zur Blase ist der Tropfen, also die Flüssigkeit in Gas. Anlog dazu kann die Oberflächenspannung auch mithilfe der Tropfen-Volumen-Methode ermittelt werden. Hierbei gilt ebenfalls das Komplement zu Blase, je kleiner die Tropfen im Mittel werden, desto geringer ist die Oberflächenspannung.

Befinden sich Blase und Flüssigkeit in Ruhe zueinander, so ist die Blase kugelförmig. Bewegt sich die Blase gegenüber der Flüssigkeit, z. B. unter dem Einfluss der Schwerkraft, so plattet die Blase an der in Bewegungsrichtung liegenden Seite ab, und zwar mit der Geschwindigkeit zunehmend.

Im kugelförmigen Fall lässt sich der Blaseninnendruck $p$ berechnen aus

dem Umgebungsdruck $p_{0}$
der Oberflächenspannung $\gamma$ der Flüssigkeit (eigentlich der Grenzflächenspannung der Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche)
dem Radius $r$ :

p=2\gamma /r+p_{0}

Kleine Blasen haben deshalb einen hohen Innendruck. Die Oberflächenspannung ist auch eine Ursache dafür, dass der Siedebeginn verzögert wird.

Korrosion durch Blasen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In strömenden, turbulenten oder siedenden Flüssigkeiten können sich Dampfblasen der jeweiligen Flüssigkeit dort bilden, wo der Dampfdruck den Umgebungsdruck übersteigt und außerdem die Oberflächenspannung überwinden kann. Gerät die Blase in einen Bereich mit anderem thermodynamischen Zustand, wo die o. g. Bedingungen nicht mehr vorliegen, so fällt die Blase durch Umgebungsdruck und Ober(Grenz-)flächenspannung unter Kondensation wieder zusammen. Durch die Trägheit der zusammenstürzenden Flüssigkeit kann an der Stelle, wo das Zentrum der Blase war, ein Bereich sehr hohen Drucks entstehen, welcher sich als Stoßwelle ausbreitet. Ist die Blase nur ein winziges bisschen abgeplattet und leicht asymmetrisch, so entsteht durch das Zusammenstürzen ein kumulativer Strahl mit dynamischen Drücken, die jedes Material zerstören können.

Dieser Vorgang wird als Kavitation bezeichnet und spielt u. a. bei der Auslegung von hydraulischen Anlagen, Rohreinbauten wie Pumpen oder Ventilen und bei Schiffspropellern eine wichtige Rolle.