Wie ist das möglich?
Es gibt eine bestimmte Krebsart, namens ,,Pistolenkrebs'', und er tötet seine Beute wie folgt:
Der Pistolenkrebs spannt seine Krabbenschere an, und schnappt sie dann zu. Allerdings wird der Feind durch die Druckwelle des Zusammenschnappens getötet.
Diese Druckwelle erzeugt für 1-2 Sekunden eine Temperatur so hoch wie die Oberflächentemperatur der Sonne. Wie ist das möglich?
2 Antworten
Temperatur ist physikalisch zwar richtig, aber wegen des Widerspruchs zum allgemeinen Sprachgebrauch ist der Begriff hier total verwirrend. Wenn das in den Medien (nicht in wirklich wissenschaftlicher Literatur) so bezeichnet wird, geht es mehr um Effekthascherschei als um ernst gemeinte Wissensvermittlung.
Die Waffe des Krebses wirkt, indem sie eine sehr präzise zielgerichtete und hoch konzentrierte Druckwelle auslöst.
Da kommen verschiedene Dinge zusammen.
Stell Dir vor, Du hast einen Kirschkern, den Du mit möglichst geringem körperlichem Kraftaufwand über eine möglichst weite Strecke durch die Luft transportieren willst. Wie gehst Du vor? Wirfst Du ihn mit vollem Körpereinsatz wie einem Handball? Oder legst Du ihn auf einen Tisch und schnippst ihm mit dem Finger? Mit dem Wurf kommst Du nicht sehr viel weiter, aber Du verbrauchst extrem viel mehr Energie. Ganz ähnlich wie der schnippende Finger funktionieren die Scheren des Krebses. Sie arbeiten mit mechanischer Vorspannung, wobei Energie gespeichert und schlagartig freigegeben wird und sie konzentrieren die Energieabgabe exakt auf den kleinen Punkt, an dem die Energie gebraucht wird. Das ist sehr effizient. Die Krebsscheren sind evolutionär noch deutlich besser an eine schnippende Bewegung angepasst als ein menschlicher Finger (der als Allzweckwerkzeug nicht auf diese eine Spezialaufgabe optimiert sein kann), deswegen können sie es sowohl mit viel mehr Energie, als auch mit mit viel größerer Effizienz.
Auch das Wasser selbst "hilft mit". Wasser kann man (fast) nicht komprimieren, deswegen werden Druckwellen praktisch ungedämpft weitergeleitet. So muss der Krebs keinen Kirschkern schnippen, sondern er verwendet das Wasser selbst als Geschoss. Und auch das nur indirekt, weil die von der schnippenden Schere beschleunigten Wassermoleküle nicht direkt das Opfer treffen. Sie treffen auf die Wassermoleküle direkt neben ihnen und übertragen dabei die Energie, ohne selbst eine weite Strecke zurücklegen zu müssen. Die Wassermoleküle wirken dabei genauso wie die Kugeln eines Kugelstoßpendels. Der Krebs muss das Wasser nur einen Bruchteil eines Millimeters weit schnippen, dort stößt es anderes Wasser an und so wird die Energie als Kettenreaktion übertragen. Das bedeutet, der Krebs kann die Energie, die er aufwendet, auf einem äußerst kleinen Punkt konzentrieren und sich allein auf die Erzeugung der Druckwelle konzentrieren.
Im Prinzip funktioniert das in jedem Medium. Schallwellen in der Luft funktionieren genauso, Schall wird rein mechanisch als (Abfolge von) Druckwelle(n) übertragen. Allerdings funktioniert es deutlich besser, wenn das Medium möglichst dicht und möglichst wenig kompressibel ist. Deswegen wird Schall unter Wasser nicht nur deutlich schneller, sondern auch deutlich weiter übertragen.
Aber um zur Temperatur zurück zu kommen. Eine Kerzenflamme hat ungefähr 50 Watt Heizleistung, je nach Dochtlänge, Dochtdicke und Wachsqualität. Trotzdem kann man sich daran gewaltig den Finger verbrennen. Die Heizleistung ist nämlich auf winzigen Raum konzentriert. Ein handelsüblicher, elektrischer Heizlüfter hat ca. 2000 Watt. 50x so viel wie eine Kerze. Trotzdem kann man sich ihm mit dem Finger ähnlich nah annähern wie der Kerzenflamme, ohne sich zu verbrennen. Weil er die Energie auf einen viel größeren Raum verteilt und sie nicht konzentriert auf einen Punkt abgibt.
Temperatur ist nur die Bewegungsgeschwindigkeit von Atomen.
Der Krebs beschleunigt also die Wassermoleküle auf die selbe Geschwindigkeit wie die Atome auf der Sonnenoberfläche.
Das aber nur fûr den Bruchteil einer Sekunde und auch nicht sehr viele, deswegen spürt man die Hitze nicht.
1-2 sekunden glaube ich nicht, denn Wasser gibt die Bewegungsenergie sehr schnell weiter , wobei sie abnimmt.
Wenn Du in einem Raum mit trockener Luft bist fûhlen sich 20 Grad kälter an als bei hoher Luftfeuchtigkeit. Bei schwülem Wetter merkst du das deutlich, es sind mehr Atome in der Luft, die Beschleunigt sind.
Auf Bergen ist die Luft sehr dünn. Die Luftmoleküle bewegen sich zwar genauso schnell wie Tal (warme Luft steigt auf) , weil es aber viel weniger sind ist es oben gefühlt kälter. Die Luft kann auch weniger Bewegungsenergie an ein Thermostat (und Umgebung ) abgeben, deswegen ist es auch tatsächlich kälter.
Die übertragene Energie hängt auch von der Zeit ab. Es ist kein Problem mit dem Finger schnell durch eine Kerzenflamme zu wischen. Lange willst du ihn nicht darin haben.
Hitze ist also rein Physikalisch die Bewegungsgeschwindigkeit der Atome.
Diese wird auf die Umgebung weiter gegeben ("Billardspiel") .
Die Auswirkung, auf die Umgebung, hängt von der Anzahl der schnelleren Atome der Dauer des Kontaktes mit ihnen und wie schnell die Umgebung selbst die Energie weitergeben kann ab.