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Seilspringen in der Keksdose



HZDR-Wissenschaftler entdeckt verblüffendes Phönomen in Flüssigmetallen

Wer eine Flüssigkeit erwärmt, löst unweigerlich Turbulenzen aus: Heißes Fluid steigt auf und durchmischt sich mit dem kälteren Rest. In this case, the structure of the structure is the same as that of the structural structure – Zirkulation – zusammenschließen. The University of California at Los Angeles (UCLA) has been living with Tobias Vogt (Dresdner Neueste Nachrichten: "vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) Überraschendes festgestellt: In this experiment, we can see the structure of the Structure of the Structure of the Springseil. Das Ergebnis könnte helfen, bestimmte Phönomene auf der Sonnenoberfläche besser zu verstehen.

Bei Experimenten mit Flüssigem Gallium Konnten Forscher aus Dresden und Kalifornien zeigen, dass die sogenannte großskalige Zirkulation einen Wirbel formt der der wich ein Springseil bewegt – Bild © HZDR, T. Vogt

Besonders deutlich zeigt sich das bei einer Lavalampe: Sobald sich ihre Flüssigkeit erwärmt, steigen Blasen auf und wirbeln durcheinander. The Fachleute bezeichnen dieses temperaturgetriebene Phänomen als Konvektion. Unter bestimmten Voraussetzungen können sich thermische Turbulenzen sogar zusammenschließen und eine übergeordnete, ausgedehnte Struktur bilden – die großskalige Zirkulation.

Ein Beispiel dafur findet sich am Wolkenhimmel. Weht der Wind has a wide range of attractions, including the Kumuluswolken and the Dutzende Kilometer, which is located at Wolkenstraße. Auch auf der Sonne lässt sich das Phänomen beobachten: Schaut mit sich ihre Oberfläche durch ein Spezialteleskop an der erscheint sie als Ansammlung vieler Körnchen. The "Granulation" component of the convection is made up of the following materials: The material is an annealed material, an abrasive material and a component of the composition of the material. Diese Körnchen sind bis zu 1.000 kilometer groß und existieren nur wenige Minuten.

"Bislang ging die Fachwelt davon aus, dass es sich bei die die großskaligen Zirkulationen mehr oder weniger um zweidimensionale Strukturen handelt", erklärt Tobias Vogt vom HZDR-Institut für Fluiddynamik. "Unser Experiment stellt diese Vorstellung nun jedoch in Frage." Ausgangspunkt war ein mit dem Helmholtz-Doktorandenpreis Verbundenes Reisestipendium, das Vogt 2016 gewonnen hatte. Es führte ihn für drei Monate an die UCLA. Experiences of the Department of Earth, Planet and Space Science have been translated into the Versuchsaufbau, with the Zirkulation in Detail of the Untersuchen Connte.

The Kern des Experiments war is used for the Behälter von der Größe einer Keksdose, gefüllt mit flüssigem Gallium – ein Metall, das bereits bei knapp 30 Grad Celsius schmilzt. "Es leitet sehr gut Wärme und ist dreimal dünnflüssiger als Wasser", erläutert Tobias Vogt. "Konvektionsphänomene können dadurch sehr deutlich in Erscheinung treten." Während sich der Boden des Behälters bis auf 70 Grad Celsius heizen ließ, kontte der Deckel auf rund 30 Grad Celsius gekühlt werden. Durch diesen Temperaturunterschied geriet das Flüssigmetall in Wallung: Heißeres Fluid stieg auf, überall in der Dose bildeten sich Turbulenzen.

Turbulenzen wie Luftschlangen

As you can see from the Geschehen, be sure to include the Ultraschalltechnik Verwenden: "Da Gallium no durchsichtig ist, kamen Laserverfahren nicht infrage", beschreibt Vogt. "Stadt set in wir ein Verfahren ein, wie es im Prinzip auch Mediziner nutzen wenn sie Blutströme in Gefäßen sichtbar machen wollen." Konkret schickten die Forscher kurze Ultraschallpulse in den Behälter. Abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit wurden die Pulse unterschiedlich reflektiert, wich mit Sensoren Messen ließ. Das Resultat waren dreidimensionale Strömungsprofile des turbulenten Flüssigmetalls, ergänzt durch numerische Simulationen auf einem Supercomputer.

Springseilwirbel: (A) Eine bedingt gemittelte 3D-Visualisierung der Stromlinien in einem zylindrischen Tank. The Stromlinien was built in Springseilwirbel-Kern, the Stromlinienfarbe die locale Geschwindigkeit angibt. Farms of the Mid-Range Slice for Geschwindigkeit and Velocity-Stromlinien are now available through the line-integral convolution (LIC). Der Springseilzyklus ist in B, C, D and E dargestellt. Gezeigt werden Querschnitte in halber Höhe. Der Wirbelkern der Large-Scale Cirktion (LSC) hat eine minimale Geschwindigkeit (rosa). In B ist die LSC auf die Midplane beschränkt. In C hat sie sich aus der Mittelebene bewegt. Die höchsten Geschwindigkeiten (grün) in C / E zigen auch die klare Aufteilung der Auf- und Abwärtsströmungen. Quelle: pnas.org/content/early/2018/11/21/1812260115

In this section, you will find a wide range of Zirkulationen deutlich erkennen – sieherinnern eine Luftschlange, die die gesamte Dose ausfüllt. "Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass sich diese Struktur für ein Springseil bewegt", erklärt Vogt. "This is the best way to move the Bewegung into the Structure of the Zirkulation with the Ganz Clar Dreidimensional." The Das weckt Zweifel and the theoretischen Beschreibungen den die Werkzeug werden werden werden.

They are part of the Springseil-Strukturen and are being developed by the Wissenschaftler eine Reihe von Computersimulationen. Das Ergebnis: "Auch bei Wasser tritt dieser Effekt auf", erklärt Tobias Vogt. "Do Wasser zähflüssiger als flüssiges Gallium ist und Wärme schlechter leitet, ist das Phänomen deutlich schwächer ausgeprägt."

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