Adhäsion
Physik
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Basiswissen
Als Adhäsion bezeichnet man zusammenfassend alle anziehenden Kraftwirkungen die an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen flüssigen, festen oder gasförmigen Phasen von Stoffen wirken. [1] Das typische Beispiel ist das Anhaften von Wasser auf einer Blattoberfläche. [1] Während alle Definitionen die Van-der-Waals-Kräfte und elektrostatische Kräfte mit zu den Adhäsionskräften zählen [1], werden chemische Verbindungen mal dazugezählt [1] und ein anderes mal davon abgegrenzt. [2] Adhäsion kann ein mechanisches Verhaken auf molekularer Ebene mit beinhalten. [4]
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Tischversuch
Bei der Adhäsion können sehr starke Kräfte wirken. Ein einfacher Versuch kann das eindrucksvoll zeigen. [5] Man füllt ein Gefäß wie ein Glas, einen Messzylinder oder ein kleines Tischaquarium zur Hälfte bis zu Dreiviertel seiner Höhe mit trockenem Sand auf. Dann kippt man solange Wasser hinzu, bis der Sand ganz mit Wasser gesättigt ist. Erfahrungsgemäß steigen nach dem Hinzugießen von Wasser längere Zeit Luftblasen an der Oberfläche des Gemisches aus Sand und Wasser auf. Das deutet darauf hin, dass im Sand noch trockene Hohlräume sind. Am besten schüttelt oder rührt man das Gemisch einige Zeit lang um. Wenn am Ende über dem Sand eine kleine Schicht klares Wasser steht, ohne dass beim Schütteln noch Veränderungen zu bemerken sind, kann man davon ausgehen, dass der Sand jetzt ganz mit Wasser gesättigt ist. Dann stürzt man das Gefäß mit dem Sandbrei darinnen um wie einen Wackelpudding. Man dreht also das Gefäß auf den Kopf. Der Sand wird dann am ehemaligen Boden (der dann nach oben zeigt) haften. Unter dem Sand bleibt ein großer Hohlraum übrig.
- Rechteckiges Tischaquarium mit zum Beispiel 12 Litern Volumen
- Zum Beispiel 6 Liter Sand-Wasser-Gemisch einfüllen
- Gefäß mit dem Gemisch auf den Kopf drehen
- Das Gemisch haftete als Block mindestens 9 Tage am Glas an.
Noch eindrucksvoller war der Versuch mit einem 250-Milliliter-Messzylinder (Innendurchmesser etwa 34 Millimeter). Dort haftete eine größere Menge Sand-Wasser-Gemisch mindestens vom 21. Juli 2026 bis zum 19. August 2026 am Boden nach oben gedrehten Boden des umgestürzten Gefäßes an.
Fußnoten
- [1] Adhäsion ist definiert als das "Aneinanderhaften zwischen einer festen Phase und einer zweiten festen, flüssigen oder gasförmigen Phase." Zu den Ursachen heißt es, dass sie "durch zwischenmolekulare Wechselwirkungen (Adhäsionskräfte), wie elektrostatische Kräfte, Van-der-Waals-Kräfte oder chemische Bindung (Chemisorption)" entsteht. Typische Beispiele sind "das Haften von Wassertropfen an einer Glasoberflächen und das Haften von Klebstoff auf glatter Fläche." In: der Artikel "Adhäsion". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 19. August 2026. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/adhaesion/199
- [2] Abgrenzung zur chemischen Verbindung: "Adhesion is stickiness. A chemical bond is chemistry. Adhesion holds a coating against concrete using weak surface attraction or physical grip, so moisture, cleaning chemicals or a temperature swing can release it. A chemical bond joins the coating and the concrete through shared atoms in one continuous network, so there is no interface left to release. Adhesion can be undone by the environment. A chemical bond cannot, because undoing it would mean breaking the material itself." In: Informationsseite des Betonherstellers Zirkonia aus Tukwila im Staat Washington (USA). Abgerufen am 19. August 2026. Online: https://zirconiainc.com/chemical-bonding-versus-adhesion/
- [3] Adhäsion kann ein mechanisches Verhaken mit beinhalten: "Mechanical adhesion is physical interlock rather than attraction." In: Informationsseite des Betonherstellers Zirkonia aus Tukwila im Staat Washington (USA). Abgerufen am 19. August 2026. Online: https://zirconiainc.com/chemical-bonding-versus-adhesion/
- [4] Chemische Verbindungen laufen über geteilte Elektronen von Atomen: "a chemical bond is an ionic or covalent attachment formed at the atomic level, the same class of connection that holds the material itself together."
- [5] Wir haben diesen Versuch vom 21. Juli 2026 bis zum 18. August 2026 in unserer Lernwerkstatt in Aachen mit einem 12-Liter-Tischaquarium sowie einem 250-ml-Messzylinder (Kunststoff, Innendurchmesser etwa 34 mm) durchgeführt. In beiden Gefäßen befanden sich mehrere Liter trockenen Sandes mit einer Dichte von 1,48 g/cm³. Nach dem Vermischen mit Wasser hatte der völlig gesättigte Sand eine Dichte von 2,00 g/cm³. Nach dem Umstürzen haftete der nasse Sand sozugagen kopfüber am Boden, der dann aber oben war. Das Aquarium stand anschließend im Freien an der Südseite einer Wand und bekam die volle Strahlung der Somme vom Sommer 2026 ab. Der Messzylinder stand von Wetter und Sonne geschützt in einem Innenraum. Der Sand am Aquarium haftete bis mindestens zum 30. Juli 2026 am Boden, war aber am 18. August komplett abgefallen und lag dann auf dem Boden. Der Sand in dem Messzylinder aber haftete noch immer am oberen Boden des Messzylinders. Dort müssen die adhäsiven (Sand-Kunststoff) wie auch die kohäsiven (Sand-Sand) Kräfte (sowie mögliche sonstige Kräfte) stärker sein als die Schwerkraft.