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Warum verzerrt Helium unsere Stimme?

Viele haben es sicher schon einmal ausprobiert. Auf einer Party gibt es mit Helium gefüllte Ballons, die bekanntlich nicht zum Boden fallen, sondern nach oben steigen. Wenn man dieses Helium aus einem Ballon einatmet verändert das für kurze Zeit die Stimme und man klingt in etwa wie Mickymaus. Aber was macht das Helium mit unserer Stimme, dass sie so verzerrt klingt?

Dazu muss man erst einmal wissen, wie der Klang unserer Stimme überhaupt entsteht. Wir haben bekanntlich in unserem Hals Stimmbänder, die für unsere Stimme verantwortlich sind. Diese Stimmbänder werden durch ausströmende Luft und entsprechende Muskelaktivität ins Schwingen gebracht. Die Schwingung der Stimmbänder überträgt sich auf das darum liegende Medium (im Normalfall Luft) und erzeugt eine Schallwelle. Diese Schallwelle wird durch den Rachen und die Nasenhöhlen noch etwas abgewandelt und verlässt als charakteristische Stimme unseren Mund. In dem Medium Luft, dass eine gewisse Dichte hat, breitet sich dieser Schall immer mit der gleichen Geschwindigkeit aus. Die Schallgeschwindigkeit in Luft beträgt etwa 343 Meter pro Sekunde (1235 km/h). In Helium ist das anders. Helium, als deutlich leichteres Gas, hat eine geringere Dichte als Luft. Das ist ja auch der Grund, warum ein Helium Ballon nach oben steigt. In einem Medium mit geringerer Dichte kann sich aber auch der Schall schneller ausbreiten, da der Widerstand geringer ist. Deshalb liegt die Schallgeschwindigkeit in Helium bei etwa 981 Meter pro Sekunde (3532 km/h), also fast dreimal schneller als in Luft. Höhere Geschwindigkeit bedeutet bei Schall eine höhere Frequenz. Wer schon einmal ein Video oder ein Lied mit Ton vor gespult hat, es also schneller hat laufen lassen, der weiß wie sich das in etwa anhört. Der Ton wird verzerrt aber vor allem wird er höher. Genau das passiert auch mit unserer Stimme, wenn die Lunge und der Halsbereich nicht mit Luft, sondern mit Helium gefüllt ist. Sobald sich das Helium aus der Lunge verflüchtigt hat wird die Stimme wieder normal.

Das Ganze geht auch in die andere Richtung mit einem Gas, das schwerer ist als Luft, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid. Die Stimme wird durch das Einatmen dieses Gases tiefer.

In beiden Fällen ist das Einatmen der Gase allerdings nicht ganz ungefährlich. Helium ist da noch etwas weniger kritisch. Man sollte es allerdings nicht übertreiben und nach jedem mal Einatmen eine kleine Pause einlegen. Das Helium verdrängt nämlich den Sauerstoff aus der Lunge. Wenn man es übertreibt, kann das schnell zu einer Unterversorgung bis hin zur Bewusstlosigkeit führen. Schwerere Gas wie Schwefelhexafluorid haben zusätzlich noch die Eigenschaft, dass sie auf Grund ihrer höheren Dichte nicht von selber wieder die Lunge verlassen. Trotz ausatmen können Reste in den unteren Teilen der Lunge bleiben. Was hilft ist tatsächlich ein Kopfstand, so dass das schwere Gas nach unten Richtung Rachen und Mund strömen kann.

 

Quellen:

http://www.pflichtlektuere.com/29/05/2015/wissenswert-warum-klingt-die-stimme-mit-helium-hoeher/

https://www.n-tv.de/wissen/frageantwort/Wieso-veraendert-Helium-die-Stimme-article11599581.html

Warum werden in Franken Osterbrunnen geschmückt?

Wer über die Ostertage durch die fränkische Schweiz fährt, sieht sie in fast jedem Ort: Osterbrunnen. Mit etlichen bunten Eiern, Schleifen und Zweigen sind sie geschmückt und laden nicht nur fränkische Wanderer und Durchreisende zum Anhalten und Staunen ein. Aber woher kommt eigentlich der Brauch, dass zu Ostern die Brunnen geschmückt werden?

Tatsächlich hat dieser Brauch seinen Ursprung in Franken und ist auch vor allem dort bis heute verbreitet. Ausschlaggebend dafür, dass gerade Brunnen geschmückt werden, ist das Wasser, dass früher vor allem aus solchen Brunnen geholt wurde. Dem Wasser, dass über Ostern geholt wurde, wurde eine besondere Wirkung zugesprochen. Das heilige Osterwasser wurde zur Reinigung der Wohnung, zum Waschen oder auch zum Trinken genommen. Durch die jeweilige Anwendung galt der Ort oder die Person als geheiligt und gereinigt. Durch dieses Ritual wurde dem Brunnen, aus dem das Wasser stammte, eine besondere Ehre zu teil. Um das hervorzuheben wurden die Brunnen bunt verziert. Durch flächendeckende Wasserleitungen in die Orte flachte dieser Brauch deutlich ab, bis er später als schönes Ritual wieder aufgenommen wurde.

So kommt es, dass bis heute um die Osterzeit Brunnen in Franken mit viel Aufwand festlich dekoriert werden. Wer möchte kann mittlerweile sogar organisierte Tagesreisen zu den schönsten Brunnen unternehmen.

 

Quellen:

https://www.fraenkische-schweiz.com/de/erleben/sehenswert/osterbrunnen/

https://www.ecowoman.de/freizeit/heimat/brauch-osterbrunnen-schmuecken-in-der-fraenkischen-schweiz-2309

Warum werden Ostereier in Nestern versteckt?

Das Größte für Kinder an Ostern ist doch ganz klar das Suchen der Geschenke und der Ostereier. Insbesondere bei so gutem Wetter wie in diesem Jahr eignet sich vor allem der Garten mit vielen Hecken, Sträuchern oder Blumenbeeten, um die Osternester zu verstecken. Natürlich macht das alles der Osterhase, aber woher kommt eigentlich der Brauch, das an Ostern Eier und Geschenke versteckt werden?

Da der Brauch, sich im Frühling Eier zu schenken, ursprünglich ein heidnischer war, lehnte vor allem die protestantische Kirche dieses Ritual anfänglich ab. Da sich Ostern aber immer mehr zu einem Familienfest entwickelte und mit den Geschenken vor allem den Kindern eine Freude gemacht werden sollte, wurde die Eier und später auch Geschenke versteckt. Gefühlt war das Eierschenken dann nicht so offensichtlich und somit mit der Religion vereinbar. Vor allem durch den Spaß, den Kinder bei der Suche haben, hat sich dieser Brauch bis heute durchgesetzt. Außerdem ist somit die Geschichte, dass der Osterhase die Geschenke und die Eier bringt glaubwürdiger zu erklären, da die Verstecke ja meistens im Garten oder zumindest an Orten sind, wo die Kinder den Hasen auch nicht sehen würden.

Dass Ostereier gerne in einem Osternest versteckt werden, kommt vermutlich einfach daher, dass Eier nun mal in der Regel in einem Nest liegen. Außerdem lässt sich das Versteck mit einem Nest optisch schön gestalten.

 

Quelle:

https://www.sat1.de/ratgeber/ostern/osterfest/ostereiersuche-woher-stammt-der-brauch

Warum werden Blätter im Herbst bunt?

Der Herbst ist da. Das sieht man vor allem an den bunten Laubbäumen, die in den verschiedensten Farben leuchten. Aber warum färben sich die Blätter der Bäume eigentlich im Herbst?

Dieses Naturphänomen ist eine clevere Überlebenstaktik der Bäume. Die im Frühjahr und Sommer grünen Blätter versorgen die Bäume mit Hilfe der Photosynthese mit dem Stoff, den sie zum Wachsen brauchen. Der grüne Farbstoff Chlorophyll vollzieht diese Photosynthese, in der Kohlendioxid und Wasser zu Sauerstoff und dem wichtigen Traubenzucker umgewandelt werden. Wenn die Temperaturen im Herbst fallen und die Tage, und damit die Lichteinstrahlung auf die Bäume, kürzer werden, merken die Bäume das und leiten ihre Vorbereitung auf den Winter ein. Diese beinhaltet unter anderem das Abziehen des Chlorophylls aus den Blättern, um es in anderen Bereichen des Baums, wie zum Beispiel den Wurzeln, einzulagern. Im Frühjahr wird dieses Chlorophyll dann wieder benötigt um die neuen Blätter damit „auszustatten“. Was wir nun sehen ist die eigentliche Farbe der Blätter, die sonst nur von dem dominanten Grün überdeckt wird. In der Regel sind das Töne von gelb über orange bis hin zu tief rot.

Eine weitere Maßnahme ist das Kappen der Wasserleitungen in die Blätter. Dadurch verdorren die Blattansätze und der nächste stärkere Windstoß lässt die Blätter zu Boden segeln. Auch das hat seinen Grund. Durch die große Oberfläche der Blätter verliert ein Baum nämlich einen großen Teil des Wassers, das er aus dem Boden zieht. Das ist im Sommer zwar so gewollt, im Winter ist die ausreichende Wasserzufuhr allerdings nicht immer gewährleistet. Würde ein Baum seine Blätter den Winter über nicht abwerfen, bestände somit das Risiko, dass er einfach austrocknet.

Die Bäume ziehen also alle für sie wichtigen Stoffe aus den Blättern, um dann die überflüssige Verdunstungsfläche loszuwerden. Ein sehr cleveres Prinzip die kalte Jahreszeit zu überstehen, dass uns außerdem noch die tollen Farben der Bäume im Herbst beschert. Die abgeworfenen Blätter werden dann übrigens von vielen kleinen Waldlebewesen wieder zu nährstoffhaltigem Boden umgewandelt, der dann wiederum als Grundlage für den Erhalt der Bäume dient. Ein natürlicher Kreislauf, von dem alle profitieren.

 

Quellen:

https://www.geo.de/geolino/natur-und-umwelt/herbst-laub-warum-sich-blaetter-verfaerben

https://www.spektrum.de/frage/warum-faerben-sich-die-blaetter-im-herbst/792637

Warum verspäten sich Züge im Herbst?

Die Tage werden kürzer, das Wetter wird schlechter und gerade jetzt haben Züge und S-Bahnen häufiger Verspätungen und man muss in der Kälte am Bahnsteig warten. Man könnte meinen die Bahn will ihre Kunden verärgern, doch es gibt tatsächlich eine plausible Erklärung für dieses Phänomen. Blätter auf den Gleisen. Hört sich komisch an, ist aber so. Die im Herbst von den Bäumen und Büschen fallenden Blätter erschweren den Bahnverkehr erheblich.

Die Blätter fallen entweder direkt auf die Gleise oder werden durch den Luftzug vorbeifahrender Züge auf die Gleise gewirbelt. In Kombination mit Regen oder Feuchtigkeit bilden platt gefahrene Blätter auf den Schienen einen schmierigen Film, der die Haftung der Züge auf den Gleisen stark reduziert. Das Resultat sind eine geringere mögliche Beschleunigung und vor allem ein längerer Bremsweg, weshalb Lokführer angehalten sind die Geschwindigkeit in den kritischen Monaten zu reduzieren bzw. Bremsvorgänge früher einzuleiten. Macht man das an jeder Station, so kann sich auf einer Strecke schon mal eine Verspätung von mehreren Minuten ansammeln und die frierenden Bahnfahrer müssen länger auf ihren Zug warten.

Natürlich geht die Bahn gegen dieses Phänomen vor. So werden beispielsweise gleisnahe Büsche und Bäume vor Herbstbeginn zurückgeschnitten. Auch Schienenreinigungsfahrzeuge sind in dieser Zeit häufiger im Einsatz allerdings können diese nur außerhalb der Stoßzeiten die Gleise „blockieren“, Blätter fallen aber leider zu jeder Tages- und Nachtzeit.

Man kann sich also über zu spät kommende Züge mit einsetzen des nasskalten Wetters aufregen, oder man akzeptiert, dass es sehr wohl plausible Gründe für die kleine Verspätung der S-Bahn gibt.

 

Quellen:

https://www.spektrum.de/frage/warum-verspaetet-sich-die-bahn-durch-laub/1604792

Warum brennt eine Magnesiumfackel unter Wasser?

An die Taucher unter euch: Habt ihr schon einmal eine Magnesiumfackel unter Wasser gezündet? Eigentlich denkt man ja, dass Wasser eine Flamme eher löscht. Magnesiumfackeln brennen aber auch unter Wasser. Aber wie geht das?

Magnesium ist ein Metall, das in Pulverform leicht brennt. Wenn Magnesium brennt, wird bei dieser Reaktion sehr viel Energie freigesetzt. Die Folge ist, dass die Verbrennung bei über 2500°C stattfindet. Jetzt muss man mal überlegen, was für eine Verbrennung benötigt wird. Ein brennbares Material (hier Magnesiumpulver), Sauerstoff und eine Zündquelle wie zum Beispiel ein Funke. Normalerweise hat Wasser eine löschende Wirkung, da es einer Flamme den Sauerstoff entzieht und gleichzeitig das brennbare Material unter die Zündtemperatur abkühlt. Andererseits ist die chemische Formel für Wasser H2O. Damit besteht es aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff. Es ist also genügend Sauerstoff im Wasser enthalten. Durch die sehr hohe Verbrennungsenergie, die in einer Magnesiumfackel freigesetzt wird, kann das Wasser teilweise in seine Bestandteile „zerlegt“ werden. Dadurch wird elementarer Sauerstoff frei, der wiederum für die weitere Verbrennung des Magnesiums verwendet werden kann. Dadurch entsteht wieder viel Energie und so weiter. Folglich ist eine Magnesiumfackel in der Lage auch unter Wasser zu brennen und ermöglicht es somit Tauchern gegebenenfalls ein Lichtsignal zu senden um Hilfe zu holen.

Da Wunderkerzen unter anderem auch aus Magnesium bestehen, funktioniert das übrigens mit ihnen ebenfalls. Sie brennen unter Wasser weiter. Allerdings sprühen sie unter Wasser nicht mehr so schön in alle Richtungen.

 

Quellen:

https://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/article107759009/Warum-brennt-Magnesium-auch-unter-Wasser.html

Warum ist Deo auf der Haut kalt?

Jeder hat es schon einmal benutzt. Morgens oder nach dem Sport – ein Sprüh-Deodorant. Die im Volksmund als „Deo“ bezeichnete Substanz wird per Knopfdruck aus einer Dose auf ausgewählte Körperpartien gesprüht. Wovon man dann oft überrascht wird ist, dass sich das Deo auf der Haut sehr kalt anfühlt, obwohl es doch bei Raumtemperatur gelagert wird. Warum aber ist gesprühtes Deo so kalt?

Verantwortlich dafür ist der sogenannte Joule-Thomson-Effekt. Der besagt nämlich, das sich Gase bei einer Druckminderung abkühlen. Druckminderung bedeutet, dass ein Gas von einem Zustand höheren Drucks in einen Zustand niedrigeren Drucks überführt wird. Genau das passiert auch beim Deo. Die Deo-Dose steht unter Druck, damit der Inhalt überhaupt aus der Dose heraus strömen kann. Wenn das per Knopfdruck geschieht, reduziert sich der Druck der Substanz auf Umgebungsdruck. Man nennt das auch „Entspannung“ eines Gases. Bei genau diesem Vorgang kühlt sich die ausströmende Substanz, also das Deo, ab. Diese Kälte merken wir dann auf der Haut.

Auf molekularer Ebene passiert dabei Folgendes: Wenn ein Gas unter Druck steht, sind die Gas-Moleküle näher beieinander. Je näher sich Moleküle kommen, desto mehr können sie miteinander wechselwirken. Dabei entstehen Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten. Sie ziehen sich also gegenseitig an. Wenn der Druck nun reduziert wird, breiten sich die Moleküle in einen größeren Raum aus und entfernen sich voneinander. Um das zu vollziehen müssen die vorher genannten Anziehungskräfte überwunden werden. Die Energie, die dafür benötigt wird, wird den Molekülen selber entzogen. Entzogene Energie ist hier gleich zu setzten mit einer Abkühlung, da sich die Bewegung der Teilchen reduziert. Das wiederum führt dann zu einer tieferen Temperatur des Gases.

Wenn du also das nächste Mal ein kaltes Deo auf deiner Haut spürst weißt du jetzt wenigstens warum da nicht angenehm warmes Deo aus der Dose kommt.

 

Anschauliches Erklärvideo:

Warum sind Wolken weiß oder auch grau?

Weiße Wolken in einem blauen Himmel. So stellt man sich einen traumhaften Sommertag vor. Aber warum sind Wolken eigentlich weiß oder im Fall von Regenwolken auch grau?

Dazu müssen wir erst einmal verstehen, was die Farbe weiß eigentlich ist. Sie ist nämlich eine Überlagerung aller Farben des Spektrums der Sonne. Sonnenlicht ist somit auch weißes Licht. Genau dieses Sonnenlicht ist es auch, dass den Wolken ihre Farbe gibt. Fällt das Sonnenlicht nämlich auf eine Wolke, die ja bekanntlich aus sehr vielen, sehr kleinen Wassertropfen besteht, so wird das weiße Licht an diesen Tropfen in alle Richtungen gestreut. Die Wolke sieht also erst einmal von allen Richtungen weiß aus. Was passiert aber in einer Regenwolke, so dass sie grau bis fast schwarz erscheint?

Das Licht, das an den Tropfen in der Wolke gestreut wird muss natürlich trotzdem noch irgendwie durch die Wolke zu unserem Auge gelangen, damit wir es sehen können. Je dichter eine Wolke wird und je größer die Wassertropfen darin werden, desto unwahrscheinlicher ist es, dass ein Lichtstrahl eine Wolke komplett durchdringt und von unserem Auge gesehen werden kann. Die Intensität des Lichts, das Regenwolken durchdringt ist also deutlich abgeschwächt. Das Resultat ist eine graue bis hin zu einer fast schwarzen Wolke.

Bildlich kann man sich das Ganze etwa wie folgt vorstellen: Die Tröpfchen in einer Wolke fungieren wie sehr kleine Spiegel, die das eintreffende Licht in eine zufällige Richtung reflektieren (streuen). Bis zu einer gewissen Wolkendichte ist es sehr wahrscheinlich, dass zumindest ein Teil des eintreffenden Lichts trotz mehrfacher Spiegelung am Ende durch die Wolke gelangt. Je mehr Wassertropfen in einer Wolke sind und je größer diese werden, desto unwahrscheinlicher ist der Fall, dass ein Strahl die Wolke durchdringt und die Wolke erscheint grau.

Warum kühlt ein Ventilator?

So langsam werden die Tage wieder wärmer und der Ein oder Andere macht sich schon wieder Sorgen im Sommer in einem heißen Raum zu sitzen ohne sich zwischendurch abkühlen zu können. Ein einfacher Ventilator kommt da oft gelegen um sich etwas kühle Luft zuwehen zu lassen. Aber warum kühlt ein Ventilator überhaupt? Schließlich enthält er keinerlei tatsächlich kühlende Komponenten.

In der Tat ändert ein Ventilator erst einmal rein gar nichts an der Temperatur der Luft, die sich beispielsweise in einem Raum befindet. Er bringt sie lediglich in Bewegung. Diese Bewegung führt zu einem schnelleren Luftaustausch an der Stelle, wo der Ventilator hin bläst – zum Beispiel unsere Haut. Ist die Umgebungsluft kühler als unsere Haut, so wird durch den Luftaustausch der kühlende Effekt der Luft verstärkt. Die von der Haut aufgewärmte Luft wird weggeblasen und neue kühle Luft kann zur Haut hin gelangen. Ist die Umgebungsluft allerdings schon wärmer als die Hauttemperatur, so fällt dieser Effekt weg. Ein Ventilator ist trotzdem noch in der Lage eine kühlende Wirkung hervorzurufen, aber wie geht das?

Der Luftaustausch hat auch noch einen anderen Effekt. Wenn wir schwitzen verdunstet der Schweiß auf der Haut. Für diese Verdunstung wird Energie benötigt. Diese Energie zieht der Schweiß in Form von Wärme aus der Haut. Das Resultat ist, die Haut kühlt sich ab. Schweiß verdunstet aber nur solange die Luft direkt in Hautnähe nicht zu feucht ist. Sie kann nämlich nur eine gewisse Menge an Feuchtigkeit (hier verdunstender Schweiß) aufnehmen. Durch den Luftaustausch wird immer frische, trockenere Luft zur Haut hin transportiert. Das heißt durch den Ventilator wird der natürliche Kühlmechanismus des Menschen verstärkt. Somit kann dieser auch bei Temperaturen oberhalb unserer Hauttemperatur für eine angenehme Kühlung sorgen.

Natürlich funktioniert das Ganze nur bis zu einer bestimmten Lufttemperatur. Wer in einer Sauna schon einmal einem Luftzug ausgesetzt war, zum Beispiel durch ein wedelndes Handtuch, der weiß, dass der Effekt hier umgekehrt wird und der Luftaustausch hier eine erhitzende Wirkung hat. Zu viele Ventilatoren im Dauerbetrieb sind übrigens auch nicht gut, da der Motor eines Ventilators Wärme abgibt und somit die Raumluft sogar aufwärmen kann. Sobald man die Ventilatoren dann ausschaltet ist es wärmer also vorher ohne Ventilatoren.

Warum hat der Februar nur 28 bzw. 29 Tage?

Jetzt ist wieder März und damit der Februar dieses Jahr schon wieder um. Ging ganz schön schnell oder?! Klar der Februar hat ja auch nur 28 Tage und nicht 30 oder 31 wie alle Anderen. Aber warum ist das eigentlich so und warum ausgerechnet der Februar?

Dazu ein kurzer Exkurs zur Entstehung unseres heutigen Kalenders. Dafür muss man weit in der Zeit zurück reisen, denn bereits die alten Ägypter haben mit Hilfe ihrer astronomischen Kenntnisse ein Jahr auf 365 Tage festgelegt. Das ist etwa die Zeit, die die Erde benötigt um einmal die Sonne zu umkreisen. Die Einteilung in Monate basiert ebenfalls auf einem astronomischen Phänomen. Der Mond schafft es nämlich in einem Jahr fast zwölfmal die Erde zum umrunden. Also wurde bereits weit vor Christus das Jahr in zwölf Monate eingeteilt. Wenn man jetzt 365 Tage auf zwölf Monate aufteilen will, sind das etwa 30,5 Tage pro Monat. Also gab man mehr oder weniger abwechselnd den Monaten 30 bzw. 31 Tage. Da insgesamt 7 Monaten 31 Tage zugesprochen wurden, blieben am Schluss für einen Monat nur noch 28 Tage übrig. So weit so gut aber warum hat es hier ausgerechnet den Februar erwischt?

Tatsächlich war es damals so, dass das Jahr nicht wie heute mit dem Januar begann, sondern mit dem März. Zu sehen ist das heute teilweise noch an den Namen der Monate. Die Namen September, Oktober, November und Dezember sind von den römischen Zahlen 7,8,9 und 10 abgeleitet. Startend beim März als erster Monat entspricht das der Reihenfolge der Monate. Der Februar war somit der letzte Monat im Jahr und war damit der Monat, dem schlichtweg die „restlichen Tage“ der Jahres zugesprochen wurden – also nur noch 28. Auch die Kalenderreform von Julius Cäsar, nach der wir uns heute noch richten und die den Januar als ersten Monat festlegte, änderte nichts an dieser Tatsache. Das ist also der Grund, warum der Februar auch heute noch weniger Tage hat als die Anderen.

 

Quellen:

https://www.swr.de/blog/1000antworten/antwort/4116/warum-hat-der-februar-weniger-tage-als-die-anderen-monate/

https://www.noz.de/deutschland-welt/gut-zu-wissen/artikel/1020147/warum-hat-der-februar-nur-28-tage