Chemie um die Bremsen
Experimente:
Versuch: Nachweis von Alkoholen in Frostschutzmitteln und
Bremsflüssigkeit
Ein Auto ist ein gefährliches Ding: Wenn es sich einmal in Bewegung gesetzt hat,
hält es kaum etwas auf: Zu groß ist die Masse, die darauf wartet, gemäß
E = ½ m v2
ihre kinetische Energie mit einem anderen Gegenstand (am Straßenrand stehender Baum oder
entgegenkommendes Auto) auszutauschen... Deshalb muss es im Auto eine Vorrichtung geben,
die die kinetische Energie auffrisst und in ungefährliche Wärme verwandelt. Dies ist die
Funktion der Bremsanlage.
Dazu bedarf es eines Bremspedals, einer Kraftübertragung und den eigentlichen Bremsen.
Letzteres sind Gegenstände, die am Rad reiben und den Wagen verlangsamen oder zum
Stillstand bringen.
Die Bremsflüssigkeit
Die Bremsleitungen stellen ein geschlossenes System dar, das mit der Bremsflüssigkeit gefüllt ist.
Sie sind also hydraulischer Natur. Durch sie erfolgt die Kraftübertragung, ausgehend vom
Bremspedal, augenblicklich. Sie muss genauso auf leichten Druck ansprechen wie auf einen
plötzlichen scharfen Bremsvorgang, ohne dass sie ihre physikalischen und chemischen
Eigenschaften ändert.
An die Flüssigkeit sind also hohe Anforderungen zu stellen. Sie muss auch unter hohem Druck
flüssig bleiben. Sie darf über einen weiten Temperaturbereich ihren Aggregatzustand nicht
ändern. Denn Sieden würde z. B. Dampfblasen produzieren, die sich beim Bremsdruck
zusammenziehen und den Bremsvorgang stark verzögern. Auch das Einfrieren würde die
Kraftübertragung verhindern.
Weiter darf die Flüssigkeit nicht zur Oxidation neigen und darf nicht korrodierend wirken. Denn
die Leitungen, in denen die Flüssigkeit vorliegt, bestehen aus Metall. Und natürlich darf sie
Gummidichtungen nicht angreifen.
Insgesamt ist dies alles eine Aufgabe für mehrwertige Alkohole wie Glykol und davon abgeleitete
Ether. Erstere kannst du deshalb auch in der Bremsflüssigkeit nachweisen (->
Versuch).
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Blick auf eine Scheibenbremse
(Foto: Blume) |
Die Bremsklötze
Mittels der Bremsflüssigkeit werden die Bremsklötze auf die Stahlscheiben der Räder gepresst
(Scheibenbremsen). Auch an deren Material sind höchste Anforderungen zu stellen. Überlege
einmal, wie oft du bei einer noch so kleinen Stadtfahrt bremsen musst!
Die Bremsklötze müssen zunächst einmal mechanisch stabil sein, dürfen sich also nicht allzu
rasch abnutzen. Sie müssen aber auch die ungeheure Reibungshitze aushalten. Das erfordert,
dass sie auch chemisch stabil sein müssen, sich also nicht entzünden dürfen.
Früher verwendete man als Grundmaterial der Bremsklotzbeschichtung Asbest, das mit
Füllmaterial wie Steinmehl durchsetzt war. Weiche Metalle wie Blei oder Kupfer sowie Graphit
dienen als Schmiermittel.
Heute nutzt man statt des (als gefährlich erkannten) Asbests moderne High-Tec-Materialien wie z. B.
Aramid- oder Carbonfasern. (Aramid ist auch unter dem Namen Kevlar bekannt.)
Aber auch Glasfasern oder Fasern aus Hochleistungskeramiken
sind im Gebrauch. Diese sind mechanisch stabil, zäh und abriebfest, dazu temperaturbeständig
und nicht brennbar oder zumindest schwer entflammbar.
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