• Be­schla­ge­nes Fens­ter: Was­ser stammt aus der Raum­luft; an der kal­ten Schei­be kühlt die Grenz­schicht unter den Tau­punkt → Kon­den­sa­ti­on.



• Pfüt­ze: Ver­duns­tung; schnel­ler bei Sonne/Wind/war­mer Luft, lang­sa­mer bei kühl/feucht/be­wölkt; Was­ser­dampf ist un­sicht­bar.

1. Ver­duns­tung einer nas­sen Stra­ße nach Re­gen­schau­er

Teilchenmodell-​Grundlagen:



• Flüs­si­ges Was­ser be­steht aus vie­len Was­ser­mo­le­kü­len in stän­di­ger Be­we­gung.

• Die Mo­le­kü­le sto­ßen ein­an­der an und be­sit­zen un­ter­schied­li­che Ge­schwin­dig­kei­ten (ki­ne­ti­sche En­er­gie).



En­er­gie und Ent­kom­men aus der Flüs­sig­keit:

• Ei­ni­ge Mo­le­kü­le be­sit­zen genug En­er­gie, um die an­zie­hen­den Kräf­te (Was­ser­stoff­brü­cken) der Nach­bar­teil­chen zu über­win­den.

• Diese en­er­gie­rei­chen Mo­le­kü­le „ent­flie­hen“ von der Ober­flä­che in die Gas­pha­se → Ver­duns­tung.



Trock­nen ohne Son­nen­schein:

• Auch bei nied­ri­ger Luft­tem­pe­ra­tur und ohne di­rek­te Son­nen­ein­strah­lung be­we­gen sich Mo­le­kü­le zu­fäl­lig; es gibt immer ei­ni­ge mit aus­rei­chend hoher En­er­gie.

• Ist die Was­ser­schicht sehr dünn, ver­rin­gert sich die An­zahl der Wech­sel­wir­kun­gen, so­dass die rest­li­chen Mo­le­kü­le leich­ter ent­wei­chen.

• Zu­sätz­lich kann Wind (Luft­be­we­gung) die Luft­schicht di­rekt über der Stra­ße aus­tau­schen und Platz für neue Was­ser­mo­le­kü­le schaf­fen.



Er­klä­rung:

• Was­ser­dampf ist rei­nes Gas: Die Mo­le­kü­le sind so weit ver­teilt, dass sie kein Licht streu­en und damit un­sicht­bar blei­ben.



• Nebel be­steht aus Mil­li­ar­den win­zi­ger Was­ser­tröpf­chen (10–20 µm Durch­mes­ser), die Licht re­flek­tie­ren und streu­en, daher kann man ihn sehen.

1. Be­ob­ach­tung



Be­schla­gen des Glas­stabs:

• Be­reits in ei­ni­ger Ent­fer­nung bil­det sich ein fei­ner, mil­chi­ger Film auf der Glas­ober­flä­che.



Trop­fen­bil­dung:

• Mit zu­neh­men­der An­nä­he­rung wach­sen ein­zel­ne Was­ser­tröpf­chen, bis sie ab­per­len.



Tem­pe­ra­tur­ge­fühl:

• Man spürt die warme Luft/den Dampf und ggf. ein Pri­ckeln, wenn der Stab zu nah kommt.



2. Er­klä­rung mit­hil­fe des Teil­chen- und Wär­me­mo­dells



Was­ser­dampf als Gas­pha­se:

• Im Was­ser­ko­cher be­fin­den sich viele Was­ser­mo­le­kü­le in gas­för­mi­gem Zu­stand (hohe ki­ne­ti­sche En­er­gie).

• Diese Dampf­mo­le­kü­le wer­den durch Kon­vek­ti­on nach oben trans­por­tiert.



Kon­takt mit küh­le­rer Ober­flä­che:

• Der Glas­stab hat eine nied­ri­ge­re Tem­pe­ra­tur als die Dampf­tem­pe­ra­tur (Wär­me­lei­tung von Dampf → Glas).

• Dampf­mo­le­kü­le, die auf die Glas­ober­flä­che tref­fen, geben durch Lei­tung einen Teil ihrer Be­we­gungs­en­er­gie an das Glas ab.



Kon­den­sa­ti­on (Pha­sen­über­gang):

• Durch den En­er­gie­ver­lust un­ter­schrei­tet ihre ki­ne­ti­sche En­er­gie den Tau­punkt → Was­ser­mo­le­kü­le kön­nen die gas­för­mi­ge Phase nicht mehr hal­ten.

• Sie la­gern sich als flüs­si­ge Tröpf­chen an der Glas­ober­flä­che an.

Warme Luft:

• Die um­ge­ben­de Raum­luft be­sitzt hö­he­re Tem­pe­ra­tur und ent­hält ent­spre­chend viel un­sicht­ba­ren Was­ser­dampf.



Kalte Ober­flä­che:

• Die Ge­trän­ke­do­se aus dem Kühl­schrank hat eine deut­lich nied­ri­ge­re Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur als die Luft.



Ab­küh­len des Luft­films:

• Di­rekt an der kal­ten Dose kühlt sich die an­haf­ten­de Luft­schicht ab, weil die Dose Wärme ent­zieht (Wär­me­lei­tung).



Tau­punkt un­ter­schrit­ten:

• Sinkt die Tem­pe­ra­tur der Luft di­rekt an der Ober­flä­che unter den Tau­punkt, kann sie den in ihr ent­hal­te­nen Was­ser­dampf nicht mehr als Gas hal­ten.



Kon­den­sa­ti­on:

• Über­schüs­si­ge Was­ser­dampf¬mo­le­kü­le gehen in die flüs­si­ge Phase über und la­gern sich als klei­ne Tröpf­chen an der Do­sen­ober­flä­che ab.



Kurz zu­sam­men­ge­fasst:

• Warme, feuch­te Luft kühlt an der kal­ten Dose ab. So­bald die lo­ka­le Luft­tem­pe­ra­tur unter den Tau­punkt fällt, kon­den­siert der Was­ser­dampf und man sieht die fei­nen Was­ser­trop­fen außen an der Dose.

Prin­zip der Ver­duns­tung:

• Was­ser be­steht aus Mo­le­kü­len, die in stän­di­ger Be­we­gung sind.

• Ei­ni­ge Mo­le­kü­le an der Ober­flä­che be­sit­zen genug En­er­gie, um die Flüs­sig­keit zu ver­las­sen.

• Sie ent­wei­chen als un­sicht­ba­rer Was­ser­dampf in die Luft (Eva­po­ra­ti­on).

• Ver­duns­tung ge­schieht auch ohne Sonne oder Wind: Teil­chen­be­we­gung reicht.



Der Luft-​Schwamm:

• Warme Luft kann mehr Was­ser­dampf auf­neh­men als kalte.

  Bei hö­he­rer Tem­pe­ra­tur haben Mo­le­kü­le mehr Platz und En­er­gie.

• Ab­so­lu­te Luft­feuch­tig­keit: g Was­ser pro m³ Luft.

• Re­la­ti­ve Luft­feuch­tig­keit:

  An­teil des tat­säch­lich ent­hal­te­nen Was­sers an der ma­xi­mal mög­li­chen (in %).

  100 % = ge­sät­tig­te Luft.

• Gren­zen der Ana­lo­gie:

  Luft hat keine ech­ten Poren wie ein Schwamm.

  Auf­nah­me­fä­hig­keit folgt phy­si­ka­li­schen Ge­set­zen (Dampf­druck), nicht me­cha­ni­scher Aus­deh­nung.



Phä­no­men Kon­den­sa­ti­on:

• Kalte Ober­flä­chen küh­len die an­gren­zen­de Luft ab.

• Sinkt die Tem­pe­ra­tur unter den Tau­punkt, ent­hält die Luft mehr Was­ser­dampf, als sie hal­ten kann.

• Über­schüs­si­ger Was­ser­dampf wird flüs­sig und bil­det Tröpf­chen.

• Bei­spiel: Be­schla­ge­ne Fens­ter im Win­ter.

• Tau­punkt: Tem­pe­ra­tur, bei der 100 % re­la­ti­ve Luft­feuch­te er­reicht ist und Kon­den­sa­ti­on be­ginnt.



Mes­sung: Hy­gro­me­ter (Luftfeuchtigkeits-​Sensor)

• Ka­pa­zi­ti­ver Sen­sor:

  Zwei Me­tall­plat­ten, da­zwi­schen ein Feuch­te­sen­si­ti­ve Schicht.

  Feuch­tig­keit än­dert die Di­elek­tri­zi­täts­zahl → Ka­pa­zi­tät än­dert sich.

  Elek­tro­nik misst die Ka­pa­zi­täts­än­de­rung → re­la­ti­ve Feuch­te in %.

• Al­ter­na­tiv: Hy­gro­me­ter mit Tau­punkt­mes­sung:

  Tem­pe­riert eine klei­ne Flä­che ab, bis Kon­den­sa­ti­on ein­setzt.

  Die Tem­pe­ra­tur beim ers­ten Tröpf­chen ist der Tau­punkt → re­la­ti­ve Feuch­te be­re­chen­bar.