Bild 1 (Foto: Blume)
Hier hilft die genaue Betrachtung der Mühle weiter: Die Mühlenflügel aus Metallblech haben eine schwarze Vorderseite und eine weiße oder silberne Rückseite. Und wenn man genau hinsieht, erkennt man, dass die Mühle stets in einer Richtung dreht, und zwar so, als wenn sie andauernd auf der schwarzen Flügelseite angeschubst würde.
Die praktisch beobachtete, entgegengesetzte Drehrichtung kann man so erklären:
Wärme ist nicht nur Wärmestrahlung, sondern auch kinetische Energie von
kleinsten Teilchen, also der Metallatome oder Gasmoleküle. Auf der schwarzen, heißen Oberfläche sind
die Atome deshalb in heftigerer Bewegung als auf der silbernen.
Die Luft im Glaskörper hat man übrigens bei der Herstellung des Geräts zum Teil evakuiert, so dass ein Unterdruck in der hermetisch abgeschlossenen Lichtmühle herrscht. Diese Luftverdünnung ist nötig, weil sich andernfalls zu viele Luftmoleküle im Glasraum befinden. Die können zufällig auch auf die spiegelnde Seite stoßen und so das Lichtmühlenrad in seiner Drehbewegung blockieren. Die Mühlenflügel werden heute im Allgemeinen nicht mehr aus Metallblech gefertigt. Man verwendet stattdessen Glimmer [1]. Hierfür gibt es zwei Gründe: Das geringe Gewicht und die vergleichsweise sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Durch letztere wird die Erwärmung des Flügels auf nur eine Seite beschränkt.
Aber zu warm darf die Mühle auch nicht werden. Bei der momentanen Hitzewelle läuft die Mühle auch im direkten Sonnelicht nur langsam und träge. Denn nun bewegen sich alle Gasmoleküle überall im Glas zu schnell und ungerichtet. Wenn es noch heißer werden sollte, kann es passieren, dass die Mühle schließlich ganz stehen bleibt. Es gibt noch ein Lichtmühleneffekt, der überrascht: Wenn man die Lichtmühle mit Reinigungsbenzin, Ether oder Kältespray übergießt, kann man sie (wenn auch nur kurzfristig) zur Laufumkehr bringen. Der Grund ist, dass aufgrund der abgezogenen Verdunstungswärme das Glasinnere so stark abkühlt, dass die Gasmoleküle von der an der silbernen Schicht reflektierten Strahlung profitieren und schneller werden. Sie stoßen dann bevorzugt auf die silberne Seite der Mühlenflügelchen. Aber das ist ein Trick, der viel Fingerspitzengefühl erfordert. Wir sehen: Wäre Gas eine homogene Masse, könnte man die Funktion der Lichtmühle nicht erklären. Die Lichtmühle ist also nicht nur zum Meditieren da: Sie ist eine Experimentier-Vorrichtung, die Einblicke in die Teilchennatur der Luft erlaubt. Bild 2 (Foto: Blume) Ich bin gefragt worden, wo man solch ein Gerät kaufen kann. On Line-Bezugsquellen sind www.tech-play.de und www.glasxpert.de.
Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie. Letzte Überarbeitung: 4. Oktober 2016, Fritz Meiners |