Strömungsmechanik

Kohäsion

Die Kohäsion ist dafür verantwortlich, dass Wasserläufer über Wasser laufen können. In diesem Beitrag lernst du was die Kohäsion ist und wo sie in deinem Leben eine Rolle spielen könnte.

Videos schauen statt Texte lesen ist eher deine bevorzugte Methode? Wunderbar! Auch zum Thema Kohäsion haben wir ein Video , indem du das Nötigste erklärt bekommst.

Inhaltsübersicht

Kohäsion einfach erklärt

Die Anziehungskräfte zwischen gleichartigen Molekülen, die einen Zusammenhalt ermöglichen, bezeichnet man als Kohäsionskräfte. Die Kohäsionskraft ist eine Kraft, die nur eine geringe Reichweite besitzt. Die beteiligten Moleküle müssen sich daher in unmittelbarer Nähe befinden. Anders als bei der Adhäsion lassen sich Kohäsionsphänomene durch Kräfte mir geringer Reichweite zwischen den Molekülen des Stoffes beschreiben.

Merke

Die Kohäsion beschreibt die Tendenz von gleichartigen Molekülen innerhalb eines Stoffes, aneinander zu haften.

Kohäsion Physik

In diesem Abschnitt zählen wir dir Ursachen auf, die zur Kohäsion führen können. Außerdem wirst du in Erfahrung bringen, was die Kohäsion mit der Oberflächenspannung und Kapillarwirkung zu tun hat.

Ursachen

Es war bereits zu Lebzeiten von Isaac Newton bekannt, dass Kohäsion durch Anziehungskräfte zwischen sehr kleinen Teilchen entsteht. Diese zwischenmolekularen Anziehungskräfte können sich in folgender Form bemerkbar machen

Aber auch elektrostatische Wechselwirkungen, die zu chemischen Bindungen wie

  • kovalente Bindung,
  • ionische Bindung oder
  • metallische Bindung

führen, sind an Phänomenen der Kohäsion beteiligt. Du kannst über diese Bindungen mehr in unserem Beitrag zu den chemischen Bindungsarten erfahren.

Oberflächenspannung

Um die Oberfläche einer Flüssigkeit zu vergrößern, müssen die Moleküle aus dem Inneren der Flüssigkeit an die Oberfläche gelangen. Dies erfordert Energie, da Kräfte zwischen den Molekülen überwunden werden müssen. Der Widerstand einer Flüssigkeit gegen eine Vergrößerung ihrer Oberfläche wird als Oberflächenspannung der Flüssigkeit bezeichnet. In diesem Sinne haben Flüssigkeiten mit starker Kohäsion eine relativ hohe Oberflächenspannung, da die zu überwindenden zwischenmolekularen Kräfte groß sind.

Oberflächenspannung Kohäsion
direkt ins Video springen
Oberflächenspannung

Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen von Wasser ändern sich durchgehend, doch zu jedem Zeitpunkt sind viele Moleküle mit anderen über diese Bindung miteinander verbunden. Die Kohäsion, das Zusammenkleben gleichartiger Moleküle, ist bei Wasser viel stärker als bei den meisten anderen Flüssigkeiten. Dadurch erhält Wasser eine sehr hohe Oberflächenspannung, sodass es sich so verhält, als sei es mit einem unsichtbaren Film überzogen. Du kannst die Oberflächenspannung von Wasser beobachten, indem du ein Glas mit Wasser leicht überfüllst. Du wirst merken, dass sich dann entlang des Glasrands das Wasser versammelt, ohne das Glas zu verlassen. Ebenso kannst du eine kleine Nadel auf der Wasseroberfläche innerhalb des Glases balancieren lassen, obwohl die Nadel eine höhere Dichte als das Wasser besitzt.

Kapillarwirkung

Eine besonders elegante Möglichkeit Kohäsion zu beobachten, ist unter Ausnutzung der Kapillarwirkung von nicht-polaren Flüssigkeiten (z. B. Quecksilber). Hierzu benötigt man einen Behälter mit einer solchen Flüssigkeit. Lass uns dazu Quecksilber vorstellen. In diesem Behälter steckt man dann ein kleines Glasröhrchen. Du wirst beobachten können, dass sich dann der Quecksilber innerhalb des Röhrchens unterhalb des Quecksilberspiegels in der Umgebung des Röhrchens befindet. Es erweckt den Eindruck, als würde das Quecksilber im Röhrchen nach unten gedrückt werden.

Dieser Eindruck ist tatsächlich richtig. Aufgrund der starken Kohäsionskräfte zwischen den Molekülen des Quecksilbers krümmt sich seine Oberfläche im Rohr nach unten. Die Oberflächenspannung möchte die Oberfläche aber so gering wie möglich halten. Dadurch versucht sie die gekrümmte Fläche des Quecksilbers zu glätten. Das resultiert in eine nach unten gerichtete Nettokraft auf das Quecksilber.

Allgemein wird die Tendenz von Flüssigkeiten in einem engen Glasrohr, nach oben zu steigen oder nach unten zu fallen, als Kapillarwirkung bezeichnet. Ob nun eine bestimmte Flüssigkeit steigt oder fällt, hängt von dem Verhältnis zwischen Kohäsions- und Adhäsionskräften ab. Ist die Kohäsion stärker als die Adhäsion, so steigt die Flüssigkeit (z. B. Wasser). Umgekehrt, ist die Kohäsion schwächer als die Adhäsion, so wird die Flüssigkeit nach unten gedrückt (z. B. Quecksilber). 

Kohäsion Beispiele

Die Kohäsion spielt in verschiedenen Lebensbereichen eine zentrale Rolle. Überall dort, wo die Kapillarwirkung ein entscheidender Bestandteil der Funktionsweise eines Phänomens ist, ist die Kohäsion von Bedeutung. Im Folgenden stellen wir dir ein paar Beispiele vor.

Wir haben bereits im vorherigen Abschnitt erfahren, dass die Oberflächenspannung von Wasser aufgrund der Kohäsion sehr groß ist. Diese hohe Oberflächenspannung ermöglicht es Wasserläufern über die Wasseroberfläche zu laufen, aber auch die Bildung von Regentropfen wird durch die Oberflächenspannung bestimmt.

Pflanzen benötigen eine ständige Zufuhr von Wasser und gelösten Mineralien aus dem Boden. Diese wird als Xylemsaft bereitgestellt, eine Lösung aus Wasser und anorganischen Nährstoffen, die von den Wurzeln durch das Sprosssystem zu den Blättern fließt. Xylemsaft fließt durch sehr dünne Röhren innerhalb des Xylemgewebes. Die Saftbewegung wird durch die Kohäsion und die Adhäsion von Wassermolekülen unterstützt.

Klebstoffe werden durch Kohäsionskräfte zusammengehalten. Insbesondere bestimmen die Kohäsionskräfte die Zähigkeit und das Fließverhalten des Klebstoffes, bevor es sich verfestigt. Die Kohäsionskräfte werden unter anderem durch den Elastizitätsmodul beschrieben.

Kohäsion vs. Adhäsion

Für die Kapillarwirkung, und somit für viele Lebensbereiche, sind die Kohäsion und Adhäsion von zentraler Bedeutung. Wir zeigen dir daher in diesem letzten Abschnitt kurz den Unterschied zwischen diesen beiden.

Sowohl die Kohäsionskräfte als auch die Adhäsionskräfte sind anziehende Kräfte mit geringer Reichweite. Das heißt, in beiden Fällen müssen sich die beteiligten Moleküle in unmittelbarer Umgebung befinden, damit diese Kräfte spürbar sind. 

Der einzige Unterschied liegt darin, was die beteiligten Moleküle sind. Handelt es sich um Moleküle des gleichen Typs, dann ist die Rede von Kohäsion. Sind es hingegen Molekülen unterschiedlichen Typs, dann wird von Adhäsion gesprochen.

Während die Kohäsion die Anziehungskräfte zwischen Molekülen gleichen Typs beschreibt, bezeichnet Adhäsion die Anziehungskräfte zwischen Molekülen unterschiedlichen Typs. 


Andere Nutzer halten diese Inhalte aus dem Bereich „Strömungsmechanik“ für besonders klausurrelevant

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.