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Bier - Experimente (Schaum-Rätsel)
 
 
 
  Versuch Nr.040
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:

Zeitaufwand: wenige Minuten
 
   
 

Versuch des Monats Archiv

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Achtung Doppelversuch
siehe auch Versuch Nr.039
chemisches "Brauen"

 
 
 
 

Ziel:
Die meisten kennen dieses Phänomen. Man feiert mit seinen Freunden, öffnet sich ein kühles Bier und stösst etwas überschwenglich an. Trifft man dabei die Flaschenhals der anderen Flasche so schäumt aus dieser das Bier heftig heraus, wohingegen die eigene Flasche nicht betroffen ist. Doch woran liegt das? Eine Erklärung gibts in diesem Versuch!

 

 
 

Geräte:
zwei volle Bierflaschen

 

 
 

Chemikalien:
Bier

 

 
 

Sicherheitshinweise:
Nach dem zusammenstoßen sollte das Bier durch möglicherweise entstandene Glassplitter nicht mehr getrunken werden!

Bier: keinegesonderten Sicherheitshinweise nötig; von übermäßiger Einnahme wird abgeraten :-)

 

 
 

Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe Sicherheitscheck bzw. Disclaimer)

 
 

 

 
 

Versuchsanleitung: Taschenrechner
Man nimmt zwei handelsübliche volle Bierflaschen und öffnet beide. Damit der Versuch gut funktioniert sollte das Bier gekühlt und ruhig gelagert werden. Bei der Auswahl des Bieres gibt es eigentlich keine Einschränkung. Weizenbier schäumt besonders gut, aber auch dunkles Bier oder wie hier verwendet, Pils ist geeignet.
Zum Versuch sollten die Flaschen in der Hand gehalten und nicht hingestellt werden. Dann stößt man den Boden der einen auf die Öffnung der anderen Flasche (siehe Bilder). Der Stoß sollte nicht zu zaghaft aber auch nicht zu heftig sein (Bruch).

Beobachtung: Nach dem Anstoßen strömt das Bier aus der unteren Flasche mit heftigem Schäumen heraus. In der Oberen verändert sich nichts.
Bei einem erneuten Anstoßen kann der Effekt, wenn auch abgeschwächt wiederholt werden.

Betrachtet man sich das Flascheninnere beim Zusammenstoß genau, so erkennt man kleine "Gaswölkchen" die vom Boden her aufsteigen und das plötzliche Überschäumen erzeugen.

Versuchsverlauf in Bildern: 


Video: Größe 340 Kb

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Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Das Bier sollte nicht getrunken, stattdessen weggeschüttet werden.

 

 
 

Erklärung / Hintergrund:
Das Überschäumen beim Zusammenstoßen beruht auf einem physikalischen Phänomen. Durch das Anstoßen bildet sich in beiden Flaschen eine Schallwelle aus. Sie wandert vom Anstoßpunkt aus durch die komplette Flüssigkeit. In der unteren Flasche wird die Welle am Boden reflektiert und wandert wieder nach oben. Dabei bildet sich eine sogenannte stehende Welle aus.

Läuft allgemein eine Welle gegen eine Wand, so wird sie reflektiert und lauft zurück. Unter geeigneten Bedingungen (Resonanz) überlagern sich beide Wellen derart, dass sich eine stehende Welle ausbildet. In ihr gibt es (im Gegensatz zur laufenden Welle) Massenpunkte bzw. Volumenelemente, die ständig in Ruhe sind (Schwingungsknoten). In der Mitte zwischen benachbarten Knoten liegen sog. Schwingungsbauche, in der die Teilchen ständig mit maximaler Amplitude schwingen. Auch diese sind ortsfest.
Somit bilden sich in Flasche verschiedene Zonen unterschiedlichen Druckes aus. Wie beim öffnen einer Flasche oder Dose, d.h. in einer Niederdruckphase, wird daraufhin Gas freigesetzt das aufsteigt und die Flasche zum überschäumen bringt. Dabei löst sich das physikalisch gelöste Kohlendioxid (CO2) durch den geringeren Druck (wie beim Öffnen von Mineralwasser)

In der oberen Flasche funktioniert das nicht, da die Wellen durch den offenen Flaschenhals nicht reflektiert werden können. Wenn es doch schäumen sollte liegt es an der Verengung des Flaschenhalses.

Das Prinzip der stehenden Welle kann mit dem Kundtschen Rohr erklärt werden:
Apparatur, mit der logitudinale stehende Wellen in Luft sichtbar gemacht werden können. Es besteht aus einem Glasrohr, das an einem Ende durch eine schwingende Membran (Lautsprecher) und auf der anderen Seite durch einen verschiebbaren Stempel abgeschlossen ist. Auf dem Boden des Rohrs befindet sich Korkmehl.

Die Membran versetzt die Luftsäule im Rohr in Schwingungen. Die Länge der Luftsäule kann durch die Position des Stempels festgelegt werden. Am Stempel tritt Reflexion am festen Ende auf, so dass sich stehende Wellen ausbilden. An den Orten der Schwingungsknoten bewegt sich das Korkmehl nicht, während es sich an den Schwingungsbäuchen senkrecht zur Rohrachse verteilt.

Warum ist der Schaum weiß?
In Holland und England gibt es nur ganz wenig: Schaum auf dem Bier. Ein ordentlich gezapftes Pils dauert immer noch sieben Minuten, allein schon wegen der hübschen Schaumkrone. Warum ist Schaum weiß, obwohl die Flüssigkeit, die den Schaum bildet, eine andere Farbe hat?
Wenn man Tee in eine weiße Tasse füllt, kann man sehen, dass dieser viel heller aussieht, wenn ganz wenig in der Tasse ist, als der Tee in einer vollen Tasse. Denn: Je weiter der Weg des Lichts durch eine farbige Flüssigkeit, desto intensiver wirkt die Farbe. Die Blasen des Schaums bestehen aus ganz dünnen Flüssigkeitsschichten, in denen sich Luft oder - im Fall des Bieres - Kohlendioxid befindet. Bleibt noch zu klären, weshalb der Schaum fast weiß aussieht.

"Das hängt mit den Brechungs- und Reflexionserscheinungen zusammen", erklärt Jörg Fliege von der Fachhochschule Mannheim. Wandert Licht von einem dünnen in ein dichtes Medium (z.B. von Luft in Wasser) oder umgekehrt, dann gibt`s je nach Auftreffwinkel eine Lichtbrechung oder Spiegelung.
"Die Lichtbrechung kennt jeder, der einmal einen geraden Stock ins Wasser gesteckt hat. Der Stock wirkt abgeknickt und sieht unter Wasser schräg aus", sagt der Pro fessor für Werkstoffwissenschaften. Schaum besteht aus unregelmäßigen Bläschen, die für das Auge alle möglichen Winkel zum Lichteinfall bilden. Ein Teil des Lichts wird an der Oberfläche gespiegelt, andere Teile nach Brechungseffekten von den Bläscheninnenseiten. Fällt weißes Tageslicht auf die Bläschen, dann sieht auch der Schaum weiß aus.
Ein ähnliches Phänomen beobachtet man beim Zucker. Als Häufchen auf dem Löffel ist er weiß. Ein einzelner Zuckerkristall dagegen ist durchsichtig, weil das Licht ungehindert hindurchtreten kann.

 

 
 

Links:
Bier.de: das größte deutsche "Bierportal" mit vielen Informationen rund ums Bier
1516-online.de: Bierbrauen in Deutschland - großes Portal; Lexikon, Brauereien, Links, ...

www.hobbybrauer.de: Alles was der Heimbrauer begehrt
www.bier-selbstgebraut.de: Und noch eine Seite rund ums selbstgebraute Bier
Bierking.de: u.a. besteht die Möglichkeit online verschiedene instant Bierextrakte zu kaufen

Inhaltsstoffe des Bieres: Was ist Bier, und woraus wird es hergestellt? Welche Bestandteile hat es?
Die Wissenschaft vom Bier: Wie macht man Bier? Kölsch, Alt, Pils & Co - was ist was? Der "Quarks"-Flaschentest! Wie macht man alkoholfreies Bier? Ist Bier gesund?...

www.biertest.de: Bewertungen von mittlerweile mehr als 800 verschiedenen Flaschenbieren (Stand 17.04.2002) aus aller Welt
www.bierig.org: "BierIG Österreich" ist eine Interessen-Gemeinschaft der Bier-Konsumenten
www.bierdeckelsammler.net: Viele alte und seltene Bierdeckel, sortiert nach Brauereien
Virtuelles Bier (Cyberbeer): Trinken sie mal schnell ein Bierchen...ganz ohne Nebenwirkungen! :-)

 

 

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