Erwärmen verdichtet Schüttgut

Mittwoch, 19. Juli 2006, 19:10 • Rubrik Physik.

Beim Umfüllen von Kaffee muss man häufig gegen die Dose klopfen, damit das ganze Pfund hineinpasst. Einen ganz ähnlichen Effekt können Temperaturveränderungen haben, berichten amerikanische Physiker im Magazin “Nature”. Durch Erwärmen und Abkühlen lässt sich die Packungsdichte von körnigen Materialien demnach merklich erhöhen.

Dieser Effekt könne vielleicht das plötzliche Bersten von Getreidesilos nach heißen Tagen und kalten Nächten erklären, glauben die Forscher um Peter Schiffer von der Pennsylvania State University. Auch die akkurate Sortierung von Steinen und Bodenpartikeln in kalten Regionen könne mit diesem Phänomen in Verbindung gebracht werden.

Schiffer und Kollegen füllten Glaskügelchen in Plastikzylinder. Anfänglich betrug die Packungsdichte, der Anteil des von Kügelchen eingenommenen Gesamtvolumens, etwa 59 Prozent. Das änderte sich, als die Forscher das gesamte Material erwärmten und wieder abkühlen ließen. In Abhängigkeit von dem Temperaturanstieg und der Zahl der Erwärmungszyklen stieg die Packungsdichte auf über 62 Prozent.

Die Physiker erklären dieses “thermische Schütteln” mit der unterschiedlich starken Ausdehnung von Kügelchen- und Zylindermaterial. Im Einklang mit dieser Vermutung zeigte sich ein ähnlich starker Effekt bei Verwendung von Plastikkügelchen und Glaszylindern, jedoch ein schwächerer Effekt bei Glaskügelchen in einem Glaszylinder.

Forschung: Ke Chen und Peter Schiffer, Department of Physics and Materials Research Institute, Pennsylvania State University, University Park; und andere; Veröffentlichung in “Nature”, Vol. 442, 20. Juli 2006, p 257, DOI 10.1038/442257a

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Granulare Materie

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