Tropfen

Wassertropfen unter Einfluss nur geringer Gravitation; annähernd Kugelform

Ein Tropfen ist eine in sich geschlossene flüssig/gasförmig- oder flüssig/flüssig-Phasengrenzfläche. Handelt es sich um eine flüssig/flüssig-Phasengrenzfläche, müssen zwei nichtmischbare Flüssigkeiten vorhanden sein, zwischen denen sich diese Grenzfläche ausbilden kann. Im Gleichgewicht ist die Blase aufgrund der Oberflächenspannung $\gamma$ kugelförmig, da die Oberfläche $A_{o}$ vermindert wird, um die Oberflächenenergie

$E_{o}=A_{o}\cdot \gamma$

zu verringern.

Der Tropfen ist durch den Einfluss der Oberflächenspannung bestrebt, kugelform zu erlangen. Dies verhindern jedoch seine Zähigkeit, die Trägheit, die Luftreibung und andere äußere Kräfte, so dass er sich über einen leicht schwingenden Tropfen zur kugelförmigen Gestalt verformt. Im atmosphärischen Fall hat der Regentropfen daher eine - je nach Durchmesser - unterschiedlich stark ausgeprägte Abweichung von der Kugelform.

Der Tropfeninnendruck p hängt von der Oberflächenspannung (eigentlich Grenzflächenspannung) $\gamma$ der Flüssigkeit (eigentlich der Flüssig/Gas-Grenzfläche) und dem Radius r, sowie dem Luftdruck ab. Genaugenommen ist p die Differenz zwischen dem kapillaren Krümmungsdruck $p_{K}$ und dem von außen wirkenden statischen Druck $p_{s}$. Der kapillare Krümmungsdruck ergibt sich zu

$p_{K}=2\gamma /r\!$.

Kleine Tropfen haben also einen hohen Innendruck. Ist der Tropfen nicht rund, muss man die zwei zueinander senkrechten und extremalen Radien $r_{1}$ und $r_{2}$ des Oberflächenelements, an welchem $p_{K}$ wirkt, betrachten und erhält

$p_{K}=\gamma (1/r_{1}+1/r_{2})\!$.

Das Komplement zum Tropfen ist die Blase (Physik).

Siehe auch

Vorlage:Wiktionary1 Tröpfchenmodell