Doku: Bottled Life

Unbedingt ansehen: Bottled Life von Res Gehriger und Urs Schnell. “Wie wird aus billigem Wasser im Boden, teures Wasser in Flaschen? Der Marktführer Nestlé sollte dazu die Fakten liefern, weigerte sich aber. So zogen Schnell und Gehriger auf eigene Faust um den Globus und sammelten ein, was gegen dieses Geschäftsmodell im Allgemeinen und gegen Nestlé im Besonderen spricht.” Da der Beitrag nicht mehr über die 3Sat-Mediathek abrufbar ist, verweise ich hier mal auf die sechs YT-Häppchen von Herrn Moser. Wem das noch nicht reicht, der findet ebenfalls bei YT dann auch “Flow – For The Love of Water”. Wer die Filmemacher unterstützen will, kauft die Filme: Wasser ist Leben - Flow und Bottled Life.

Galvanoplastik

Mit zuckenden Froschschenkeln begann es, unser Stromzeitalter. Kaum hatte der italienische Anatom Luigi Galvani 1780 dieses Phänomen – und damit die Galvanische Zelle – zufällig entdeckt, folgten die ersten Anwendungen: Alessandro Volta baute 1800 darauf aufbauend mit der Voltaschen Säule die erste Batterie. Damit führten der englische Chemiker William Nicholson und der deutsche Johann Wilhelm Ritter im gleichen Jahr die ersten Elektrolysen durch (Trennung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff) und fünf Jahre später benutzte sie Luigi Brugnatelli für die erste Galvanisierung.

1837 erfand dann Moritz Hermann von Jacobi die Galvanoplastik und damit eine Möglichkeit zur Massenproduktion von Büsten und Plastiken. Galvanoplastiken werden nicht gegossen, sondern durch Metallablagerungen per Elektrolyse langsam aufgebaut. Wegen der daraus resultierenden geringen Wandstärken sind sie viel günstiger zu produzieren, vergleichsweise leicht, aber dennoch stabil. Außerdem lassen sich so extrem detaillierte Repliken anfertigen – weshalb diese Technik auch heute noch für die Arbeit von Archäologen und Museen unverzichtbar ist (siehe Video).

Hier ein Arbeitsheft der Landesämter für Denkmalpflege (PDF) mit umfassenden Informationen (175 Seiten!) zum Thema Galvanoplastik.

Elektro-Umrechnungsrad

Für den einen oder anderen vielleicht ganz hilfreich: Eine selbstgestrickte Übersicht, die hilft, vier elektrische Grundeinheiten zu ermitteln. Wenn also auf einem Handy-Netzteil “5V” und “0.7A” steht, wisst ihr nun, dass das Smartphone 5 x 0,7 = 3,5 Watt während der Aufladung verbraucht. Und wenn man das weiß, kann man einen Windgenerator bauen, der diese Leistung erzeugt – siehe vorheriges Posting… ;-)

Leistung berechnen

Naturwissenschaft kann so verdammt einfach sein, wenn man mal die ganze Korinthenkackerei weglässt. In den USA weiß man das schon lange, daher sind die meisten einfachen, pragmatischen Anleitungen auf englisch. Wer damit jetzt überfordert ist - hier ein paar, z.T. ergänzende, Infos zum Thema:
Um die Leistung zu berechnen, braucht man für dieses Experiment ein Gewicht, das hochgezogen werden soll. Mit Gramm oder Kilo wird man hier jedoch nichts, für die Berechnung benötigt man die Kraft, die notwendig ist, um das Gewicht zu heben. Die misst man in Newton. Im Video kommt ein Newtonmeter zum Einsatz, das braucht man aber nicht. Viel einfacher ist diese Formel:

Kraft (Newton) = Gewicht (kg) x Erdanziehung (g = 9,81 m/sec²).

10g (0,01 kg) ergeben beispielsweise 0,0981 Newton; für 123g müssen 1,20 Newton aufgewendet werden (123/1000 x 9,81). Anschließend kann die Arbeit in Joule berechnet werden:

Arbeit (Joule) = Kraft (Newton) x Strecke (Meter).

Im Video wird dazu einfach ein Bindfaden mit dem Gewicht aufgespult. Die zurückzulegende Strecke wird vorher gemessen. Im Beispiel sind das 2,5 Meter. Schafft es das Windrad, das Gewicht auf 2,5 Meter hochzuziehen, verrichtet es (mindestens) eine Arbeit von ... Joule. Bei 1,20 Newton und 2,5 Metern also beispielsweise 3 Joule. Nun lässt sich die Leistung in Watt ermitteln:

Leistung (Watt) = Arbeit (Joule) / Zeit (Sekunden).

1 Watt = 1 Joule pro Sekunde; bei 3 Joule und einer Zeit von 9 Sekunden (siehe Video) ergibt das 0,33 Watt. Die Kurzformel, die alle obigen Schritte zusammenfasst:

Leistung = Gewicht x 9,81 x Strecke / Zeit (in unserem Beispiel: 0,123 x 9,81 x 2,5 / 9)

Flink in eine Excel-Tabelle eingefügt, kann man mit den Werten herumspielen und sieht: Um die für ein Handy-Netzteil typischen 3,5 Watt (5 Volt, 0,7 Ampere) zu generieren, müssten zwei Kilo in zirka elf Sekunden auf zwei Meter Höhe gehievt werden.

DIY-Batterie (1)

Ein wunderbares Beispiel das zeigt, wie viel Energie uns umgibt und selbst in etwas Essig und einigen Münzen steckt. Diese Nutzung hat der junge Mann das natürlich nicht erfunden. Das war der Physiker Alessandro Volta, der 1800 mit seinem Vorläufer unserer Batterien, der Voltaschen Säule (PDF), eine der bedeutendsten Erfindungen der Menschheitsgeschichte machte – 20 Jahre nachdem der Anatom Luigi Galvani während eines Experiments bemerkte, dass Froschschenkeln zucken, wenn sie mit Kupfer und Eisen in Berührung kommen.

Galvani erzeugte unwissentlich aus zwei unterschiedlichen Metallen und einem Elektrolyt* („Salzwasser“ im Froschschenkel) einen Stromkreis. Er erkannte die Zusammenhänge nicht, legte aber die Grundlage für die Entwicklung Galvanischer Zellen durch Alessandro Volta. Wichtig fürs Verständnis: Die Elektrochemische Spannungsreihe.

*Elektrolyt = Stoffe, die zumindest teilweise als elektrische geladene Atome/Moleküle (Ionen) vorliegen. Beispiel: Essigsäure (schwaches Elektrolyt) oder gelöstes Kochsalz (starkes Elektrolyt). Die wichtigsten Elektrolyte sind entweder Säuren, Basen oder Salze.

Der Vollständigkeit halber hier noch der Hinweis auf einen anderen Energiespeicher, der bereits 1745 entdeckt wurde: Der Kondensator (in Form der “Leidener Flasche”). Das ist allerdings im Gegensatz zur Batterie ein physischer und kein chemischer Speicher.