Unglaubliche Energiephänomene

Unglaubliche Energiephänomene

Sechs Phänomene aus der Welt der Energie: Von lebenden Kabeln am Meeresboden, einer zweihundert Jahre alten Elektrisiermaschine und Strom aus dem Garten: Hier ist garantiert eine Überraschung zum Staunen für dich dabei!

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AUSLESE - DARUM GEHT`S HIER:

  • Sechs Phänomene aus der Welt der Energie
  • Warum manche Tiere leuchten und Spannung erzeugen können
  • Wie du mit einer Kartoffel eine Batterie baust
  • Was ein elektrischer Kuss ist

Die Wand als Batterie

Dass Ziegel Wärme speichern, weiß jeder, der bei einfallender Nachtkühle vor einer aufgeheizten Backsteinwand sitzt. Dass sich Wände auch als Batterien eignen, haben jetzt Forscher der Washington University in St. Louis entdeckt. „Wir haben Ziegel für 65 Cent pro Stück im Baumarkt gekauft", sagt Studienautor und Chemiker Julio D'Arcy. Beschichtet mit einem leitfähigen Polymer und mit Hilfe des im Ziegel enthaltenen Eisenoxid (auch als Rost bekannt) lässt sich der Baustoff in einen Superkondensator umwandeln.

Ziegelsteine
A brick supercapacitor powering an LED light. Photo: Courtesy Washington University in St. Louis.

In ersten Tests luden die Forscher zwei Ziegel 15 Sekunden lang mit 4,5 Volt auf und brachten eine LED elf Minuten lang zum Leuchten. Verbunden mit Solarzellen, die tagsüber Strom liefern, könnten 50 dieser Steine die Außenbeleuchtung eines Gebäudes fünf Stunden lang betreiben, schätzt D´Arcy.

Das kalte Leuchten - Biolumineszenz

leuchtende Garnelen am Strand
Biolumineszierende Garnelen hinterlassen Leuchtspuren am Strand von Okayama, Japan

In die Tiefen der Ozeane dringt kaum ein Sonnenstrahl. Doch dort tobt eine prächtige Lightshow. Rippenquallen, Kalmare, Fische und Kleinstlebewesen: Drei Viertel aller Tiere in der Tiefsee sind biolumineszent. Sie erzeugen ihr eigenes Licht – mittels Luciferin, einem Molekül, das mit Sauerstoff reagiert und dann Energie in Form von Lichtblitzen abgibt. Als „Zündfunke“ dienen Luciferase-Moleküle. Die Tiere tun das, um Beute anzulocken, Fressfeinde zu blenden oder Partner zu finden. Landtiere mit lebendem Licht sind Leuchtkäfer, Schnecken und Pilze.

Der Mensch nutzt die Biolumineszenz bisher in der medizinischen Forschung und bei der Messung von Wasserqualität. Theoretisch könnten entsprechend gezüchtete Mikroorganismen eines Tages superflache Monitore und Lampen betreiben.

Elektrisiermaschine: der elektrische Kuss

Im achtzehnten Jahrhundert war Elektrizität ein beliebtes Spielzeug für gesellschaftliches Amüsement. Jeder wollte wissen, wie es ist, einen elektrischen Schock zu spüren. Experimente wie der „elektrische Kuss" des Leipziger Professors Georg Matthias Bose waren ein beliebtes Salonvergnügen. Boses Gästen bot eine hübsche Dame einen Begrüßungskuss an. Dabei stand sie auf einem Isolierschemel und war mit einer „Elektrisiermaschine“, einem elektrostatischen Generator, verbunden.

Elektrischer Kuss
Der elektrische Kuss ("venus electrificata"), Wittenberg, 1744

Näherte sich ihr ein neuer Gast, um den Kuss entgegenzunehmen, so erhielt er zur Belustigung der Umstehenden einen unerwarteten Schlag. Es war „... der aus einem lebendigen Körper fahrende elektrische Funke, welcher einen Hauptteil der Belustigung der Herren und Frauenzimmer ausmacht“.

Lebende Kabel am Meeresboden

Kette von Bakterien
Auf dem Meeresboden leben faszinierende Organismen, wie diese Anemone. Viel zu klein für das menschliche Auge sind die Ketten von Bakterien, die Strom leiten können.

Auf dem Meeresboden liegen tausende von Kilometern Kabel. Gemeint sind jetzt nicht die von Menschen gemachten. Es geht um in Ketten angeordnete Bakterien, die als „lebende Kabel" elektrischen Strom leiten. Die Formationen führen vom Meeresboden hinunter in die Sedimentschicht. Am unteren Ende oxidieren die Bakterien Sulfid zur Energiegewinnung. Sie „essen“ quasi Elektronen – also geladene Teilchen –, die im Kabel an die oberen Schichten weitergereicht und an Sauerstoffmoleküle im Wasser abgegeben werden. Dabei funktionieren die Bakterien-Ketten wie elektrische Leiter.

Ein Teelöffel Schlamm kann einen Kilometer Kabel enthalten. Forscher der dänischen Aarhus University untersuchen jetzt die leitenden Fasern im Inneren der Kabelbakterien. Sie könnten für Elektronik und Technik interessant sein.

Lebender Elektroschocker

Er ist wahrhaft elektrisierend: Forscher haben am Amazonas einen Zitteraal entdeckt, der Spannungen von 860 Volt erzeugen kann. Electrophorus voltai, wie das possierliche Tierchen heißt, ist damit das Lebewesen, das am meisten Spannung entlädt. Zum Vergleich: Die übliche Netzspannung in Deutschland liegt bei 230 Volt. Elektrische Aale sind – anders als der Name vermuten lässt – keine Aale, sondern Neuwelt-Messerfische. Der Körper ist mit stromerzeugenden Organen besetzt, den Elektroplax. Die Fische nutzen Stromstöße zum Jagen und um Feinde abzuwehren. Der Schock besitzt zwar eine hohe Spannung, aber eine niedrige Stromstärke.

Zitteraal
Der größte Schocker unter den elektrischen Fischen: Zitteraal Electrophorus voltai schafft Spannungen von 860 Volt. © L. Sousa/Provided

Damit ist er für Menschen kaum gefährlich. Übrigens inspirierten Zitteraale den Physiker Alessandro Volta zur ersten elektrischen Batterie.

Strom aus dem Garten - die Kartoffelbatterie

selbst gebaute Kartoffelbatterie
Eine selbst gebaute Kartoffelbatterie

Zink-Kohle, Lithium-Eisensulfid, Alkali-Mangan: Der Aufbau einer Batterie hört sich metallisch an, die Suche nach den effizientesten Akkus für die E-Mobilität ist High-Tech. Dabei braucht die simpelste Batterie nicht viel: eine Cent-Münze und eine Schraube aus Zink, die man in eine Kartoffel steckt. Verbindet man nun die Metalle über Kabel mit einer Diode, beginnt diese zu leuchten. Die Kartoffel wurde zur galvanischen Zelle, in der sich chemische in elektrische Energie wandelt. Schraube und Münze sind die Elektroden, der Kartoffelsaft das Elektrolyt. Zinkatome geben Elektronen an das Kupfer ab.

Statt Kartoffeln funktionieren auch Zitronen, Äpfel oder Gurken. Essen sollte man die Energie-Gewächse nach dem Experiment nicht mehr. Es können sich Giftstoffe bilden.

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