Wie funktioniert ein Trinkvogel? (Update)

Lesedauer 5 Minuten

Als Kind hatte ich Anfang der 1970er auch einen solchen Trinkvogel. Ich fand das Ding absolut toll! Und einen Durst hatte der Kollege! Sagenhaft! Aber wieso säuft der eigentlich wie ein Ehegatte zu Vatertag? Schauen wir uns das Spielzeug mal genauer an.

Äther? Alkohol?

In heutigen Trinkvögeln ist nur noch Alkohol. Das war zu meiner Jugend anders. Damals befand sich Äther darin, aber da Äther auch als Narkosemittel verwendet wird und ein solcher Trinkvogel zerbrechen kann, wurde der Äther durch Alkohol ersetzt.

Physikalischer Aufbau

Zwei Kugeln aus Glas sind mit einem Röhrchen verbunden.

  1. Unten liegt das Ende des Röhrchens mitten in der Kugel in einer Flüssigkeit.
  2. Am oberen Ende verdickt sich das Röhrchen zu einer Kugel, zum Kopf des Trinkvogels.

Merke

Es ist ein kleiner Kolben, der kopfüber in einer Kugel steckt.


Trinkvogel Ruhezustand

Die obere Kugel, der Kolben, ist mit Filz und einem Fortsatz (Schnabel) versehen, der Wasser aufnehmen kann und so den Filzbezug feucht hält.

Der ganze Vogel ist freischwingend aufgehängt und so austariert, dass er senkrecht steht.

Chemischer Aufbau

Der Glaskörper ist evakuiert, es befindet sich also keine Luft darin.

Im Inneren ist eine blau gefärbte (früher rote) Flüssigkeit, vermutlich ein Alkohol oder Äther, die sich bei Raumtemperatur nahe am Siedepunkt befindet, also bereits in den dampfförmigen Zustand übergeht.

Merke

In einem geschlossenen System bilden sich beim Sieden keine Blasen, da der Druck mit zunehmender Verdampfung steigt.

Im gasförmigen Zustand nimmt der Alkohol mehr Raum ein, weil sich die Moleküle durch die aufgenommene Wärmeenergie gegenseitig abstoßen. 

Beispiel: Beim Blues passen mehr Tänzer auf die Tanzfläche als beim Pogo. 🙂


Flüssigkeit steigt

Funktionsweise

Verdunstungseffekte

Der feuchte Filzkopf entzieht nun beim Verdunsten des Wassers, dem oberen Ende des Glaskolbens Energie in Form von Wärme.

Im Kopf fängt also der Alkohol wieder an, flüssig zu werden, zu kondensieren. Dadurch nimmt er weniger Platz ein und ein Unterdruck entsteht.

In dem geschlossenen System entsteht ein Ungleichgewicht.

Unten, bei Raumtemperatur und nahe am Siedepunkt, herrscht ein höherer Druck als oben, wo die Temperatur durch die „Verdunstungskälte“ unter der Raumtemperatur liegt.

Der Alkohol ist um einen Druckausgleich bemüht, also steigt der Pegel gegen die Schwerkraft nach oben.


Flüssigkeit steigt weiter

Trinkvorgang

Dadurch kippt der Trinkvogel in eine fast(!) waagerechte Position, das untere Ende der Röhre wird aus der Flüssigkeit gehoben, der Alkohol kann abfließen und der Druckausgleich kann stattfinden.

Derweil taucht der Schnabel in das Wasser und hält so den Kopf immer feucht und kühl.

Die untere Kugel ist größer und der Vogel ist nicht ganz waagerecht ausgerichtet. Die Flüssigkeit fließt also zum größten Teil wieder in den Bauch des Vogels und er richtet sich senkrecht aus. Das Spiel beginnt von vorn.

Video


YouTube: Wie funktioniert ein Trinkvogel?

Starthilfe

Den Vogel kann man starten, indem ein Druck- bzw. Temperaturunterschied zwischen den beiden Kugeln erzeugt wird. Das kann durch das Anfeuchten des Kopfes passieren, oder dadurch, dass man den Glaskolben mit einem Föhn oder mit der Hand erwärmt.

Von einem Teelicht rate ich dringend ab! Die Feder ist brennbar und wenn der Glaskolben durch die Hitze platzt und der Alkohol anfängt zu brennen, will niemand in der Nähe sein. Von einer Verpuffung (Explosion) durch ein zündfähiges Gas-Luftgemisch möchte ich erst gar nicht anfangen.

Wie wäre es denn mit einem Kirchkernkissen? Das ist eine ungefährliche Wärmequelle.

Beschleunigen

Bei hoher Raumtemperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit funktioniert der Trinkvogel am besten. Auf der Fensterbank in der Sonne oder über der Heizung bekommt der Trinkvogel ordentlich Durst.

Beschleunigen lässt sich die Trinkgeschwindigkeit, indem man insbesondere Spiritus in das Trinkgefäß gibt. Dieser verdunstet wesentlich schneller als Wasser und entzieht dem Kopf mehr Wärmeenergie. Das empfehle ich aber nur in einer nicht brennbaren Umgebung.

Perpetuum Mobile?

Es handelt sich nicht um ein Perpetuum Mobile, da der Trinkvorgang in einem geschlossenen System (geschlossener Raum) schnell zum Erliegen kommt, da er durch Temperaturdifferenz funktioniert.

Ein Trinkvogel benötigt zum Funktionieren zwei Dinge:

  1. Wasser (Verdunstungskälte für die Kondensation des Gases)
  2. Wärme (Sieden des Alkohols; Umwandlung der Flüssigkeit in Gas)

Diese Umstände bringen den Trinkvorgang auf jeden Fall zum Erliegen:

  • Das gesamte erreichbare Wasser wurde aufgenommen und verdunstet.
  • Die Luftfeuchtigkeit steigt im Raum so hoch an, sodass das Wasser am Kopf nicht mehr verdunsten kann – und so auch keine Wärmeenergie entziehen kann.
  • Die Raumtemperatur liegt weit unter dem Siedepunkt des Alkohols

Merke

  • Auch für den Trinkvogel gilt der Erste Hauptsatz der Thermodynamik und der Energieerhaltungssatz! Isso!
  • Der Trinkvogel benötigt eine externe Energiequelle, um den Temperaturunterschied zwischen Kopf und Hinterteil aufrechtzuerhalten. Diese Energiequelle kann die Sonne, ein Heizelement oder einfach die Wärme des Raumes sein.
  • Der Trinkvogel kann keine Energie aus dem Nichts erzeugen. Die mechanische Energie, die er erzeugt, stammt aus der Wärmeenergie, die durch den Temperaturunterschied bereitgestellt wird.
  • Der Trinkvogel kann keine verlustfreie Arbeit verrichten. Es geht immer Energie in Form von Wärme oder Reibung verloren.

Der Vogel trinkt nicht?

Funktioniert Euer Vogel nicht, so müsst Ihr den Glaskolben in der Halterung ein paar Millimeter nach oben schieben. Das Glas sollte nicht deutlich höher als der Fuß des Vogels und so weit mit Wasser gefüllt sein, dass der Schnabel eintauchen kann.

Kaufen

Man kann den Trinkvogel bei Amazon kaufen. Er kostet rund 10 bis 15 EUR.

Wieso benutzt man heute Alkohol im Trinkvogel?

Warum war früher Äther in einem Trinkvogel? Weil er damit einfach besser (schneller) funktionierte. Äther ist flüchtiger als Alkohol. Ich kann nur vermuten, dass man heute die Trinkvögel evakuiert, also die Luft heraussaugt, und dies früher nicht gemacht wurde (werden musste).

Wir entsinnen uns? Auf der Zugspitze kocht Wasser früher als am Strand, weil der Luftdruck geringer ist. Mit sinkendem Luftdruck sinkt auch die Siedetemperatur von Flüssigkeiten. Sie können nun bereits bei geringeren Temperaturen ihren Siedepunkt erreichen.

Bei normalem Luftdruck, also bei einem Druck von 1 bar, siedet Alkohol bei einer Temperatur von 78,3 °C.

Luftdruck Siedetemperatur
1 bar 78 °C
0,5 bar 66 °C
0,2 bar 54 °C
0,1 bar 42 °C

Unterschied zwischen Äther und Alkohol?

Was aber ist der Unterschied zwischen Äther und Alkohol?

Äther und Alkohol werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt.

  • Äther werden als Narkosemittel, Lösungsmittel und Brennstoffe verwendet.
  • Alkohol wird als Getränk, Brennstoff und Lösungsmittel verwendet.

Beides sind organische Verbindungen, die sich jedoch in ihrer chemischen Struktur und ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden.

Chemisch

  • Äther sind Verbindungen, die eine Ethergruppe (-O-) enthalten. Die Ethergruppe besteht aus einem Sauerstoffatom, das über Einfachbindungen mit zwei organischen Resten verbunden ist. Diese Reste können aliphatisch oder aromatisch sein.
  • Alkohole sind Verbindungen, die eine Hydroxylgruppe (-OH) enthalten. Die Hydroxygruppe besteht aus einem Sauerstoffatom, das über eine Einfachbindung an ein Wasserstoffatom und über eine weitere Einfachbindung an einen organischen Rest gebunden ist. Der organische Rest kann ein Alkyl- oder ein Arylrest sein.

Alkylreste machen Äther und Alkohole flüchtiger. Sie sind auch für die Löslichkeit der Verbindungen in polaren und unpolaren Lösungsmitteln verantwortlich.

Arylreste machen Äther und Alkohole aromatischer. Sie verleihen den Verbindungen auch eine höhere Dichte und einen höheren Siedepunkt.

Polar und unpolare Lösungsmittel

Polare Lösungsmittel, Beispiele:

  • Wasser (H2O)
  • Salzsäure (HCl)
  • Ammoniak (NH3)

Unpolare Lösungsmittel, Beispiele:

  • Erdgas (CH4)
  • Benzin (C8H18)
  • Öl (C18H38)

Physikalisch

Äther sind im Allgemeinen flüchtiger und haben niedrigere Siedepunkte als Alkohol. Äther sind auch weniger polar als Alkohol und lösen sich daher in unpolaren Lösungsmitteln wie Benzin oder Äther. Alkohole sind polarer und lösen sich daher in polaren Lösungsmitteln wie Wasser oder Ethanol.

Äther:

  • Diethylether (CH3CH2–O–CH2CH3)
  • Methylether (CH3–O–CH3)
  • Ethylmethylether (CH3CH2–O–CH3)

Alkohol:

  • Methanol (CH3OH)
  • Ethanol (C2H5OH)
  • Propanol (C3H7OH)

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