Uwe Bussenius   Im Widerspruch zum vierdimensionalen Weltmodell   6. Entwurf

 

Kräftebetrachtungen

 

Siehe hierzu Beiträge unter 022.htm Spinmodell (03.2008)  und 023.htm Casimireffekt (03.2008)

 

 

 

*) Adsorption

eines Stoffes an einer Oberfläche bedeutet, dass sich Atome oder Moleküle aus der Gasphase auf der Oberfläche anlagern und dort durch Van-der-Waals-Kräfte (Physisorption) oder chemische Bindungen (Chemisorption) gebunden werden. Daher sind alle Festkörper an Luft von mindestens einer ganzen Lage Moleküle oder Atome bedeckt. Um dies zu vermeiden, werden die meisten Experimente unter starkem Vakuum, meistens Ultrahochvakuum, durchgeführt. (http://www.biologie.de/biowiki/Oberfl%C3%A4chenphysik)

 

Van-der-Waals-Kräfte sind Nebenvalenzbindungen. Im Gegensatz zu den Hauptvalenzbindungen, kann ein Molekül mit beliebig vielen Partnern in Wechselwirkung treten. Es ist also keine echte Bindung. Da die Kräfte im Gegensatz zu den Hauptvalenzbindungen nicht auf der Überlappung von Atomorbitalen beruhen, sind sie Langreichweitiger.

 

Ein Tropfen wird also durch Van-der-Waals-Kräfte an der Decke gehalten, wobei man davon ausgehen kann, daß sowohl der Tropfen als auch die Decke angelagerte Gasmoleküle  aufweisen, die Verbindung Tropfen-Decke folglich über diese Moleküle erfolgt.

 

**) Casimir-Effekt

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Der Casimir-Effekt der Quantenmechanik wurde von Hendrik Casimir 1948 vorhergesagt und 1958 von Marcus Spaarnay experimentell bestätigt. Der Casimir-Effekt besagt, dass im Vakuum auf zwei parallele Platten eine Kraft wirkt, die beide zusammendrückt. Diese Kraft beruht auf der Tatsache, dass das Vakuum ein Raum voller virtueller Teilchen ist (Vakuumfluktuation), die zwischen den Platten anderen Bedingungen unterliegen als im übrigen Raum.

Virtuelle Teilchen, die aufgrund der Energieunschärfe (siehe Heisenbergsche Unschärferelation) kurzfristig aus dem Vakuum erzeugt werden, können außerhalb der beiden Platten jeden beliebigen Impuls

p = \hbar k

annehmen (also ein kontinuierliches Spektrum aufweisen), während sie zwischen den beiden Platten (aufgrund der Randbedingungen, denen ihre Bewegungsgleichungen auf den Platten genügen müssen) ein diskretes Impulsspektrum aufweisen, das man als stehende Wellen zwischen beiden Platten auffassen kann. Damit sind zwischen den Platten bestimmte Zustände virtueller Teilchen verboten, die außerhalb angenommen werden können. Alle erlaubten virtuellen Teilchen werden aber an den Platten reflektiert. Da von außen mehr (erlaubte) virtuelle Teilchen stoßen als im Zwischenraum der Platten, entsteht eine Druckdifferenz, die sich in einer die Platten zusammendrückenden Kraft Fc manifestiert. Der Casimir-Druck (Kraft Fc pro Fläche A) für perfekt leitende Platten im Vakuum beträgt:

p_c = {F_c \over A} = {\hbar c \pi^2 \over 240 \cdot d^4} = {h c \pi \over 480 \cdot d^4}

mit

h: Plancksches Wirkungsquantum

ℏ: Diracsche Konstante

c: Vakuumlichtgeschwindigkeit

: Kreiszahl

d: Abstand zwischen beiden Platten

(Ein Abstand von 190 nm ergibt einen Druck von 1 Pa, bei 11 nm erreicht man schon 100 kPa.)    1 Pa = 10^-5 bar = 1N/m²   1 b = 10^5 N/m²

Zur Berechnung dieses Ausdrucks für den Druck pc bestimmt man die Vakuumenergien außerhalb und innerhalb der Platten und benutzt die Energiedifferenz analog zur Elektrostatik, um die Kraft zu erhalten. Quantitative Messungen nahmen Steve Lamoreaux (Seattle, 1997) und Umar Mohideen und Anushree Roy (Riverside, 1998) vor.

 

 

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0550.htm  07.2007