Meniskus (Hydrostatik)

Konkaver (A) und konvexer (B) Meniskus

Ein Meniskus (abgeleitet aus dem Griechischen "Meniskos" = Halbmond) ist eine Wölbung in der Oberfläche einer Flüssigkeit. Es können konkave und konvexe Menisken unterschieden werden, die beide auf die Wechselwirkung der Flüssigkeit mit der Oberfläche des angrenzenden Objektes zurückgehen:

• Konkave Menisken (Abb. A) wie zwischen Wasser und Glas werden zur Messung der Flüssigkeitshöhe an der Unterseite abgelesen. Konkave Menisken in feinen Strukturen führen zu Kapillarität.
• Konvexe Menisken (Abb. B), wie sie z.B. bei Quecksilberbarometern auftreten, werden an der Oberseite abgelesen.

Einflussgrößen

Die Wasseroberfläche trifft die Wand unter dem Benetzungswinkel. Dort ist die Krümmung maximal und nimmt mit der Annäherung an den Wasserspiegel ab.

Der Kontaktwinkel der Meniskusoberfläche an der Wand wird bestimmt durch die drei Grenzflächenspannungen und unterliegt zudem oft einer Hysterese. Die Krümmung im weiteren Verlauf ist proportional zum lokalen Druckunterschied, siehe Young-Laplace-Gleichung. In Schwerelosigkeit ist die Krümmung zwischen homogenen Phasen konstant, der Meniskus also kugelförmig, in einem Schwerefeld wird die Oberfläche fern der Wand horizontal, wobei die Breite des Übergangs vom Wichteunterschied zwischen den Fluiden abhängt.

Literatur

• Walter J. Moore: Grundlagen der Physikalischen Chemie, ISBN 978-3110099416, Seite 457.