Viele Dinge in der Natur verhalten sich ziemlich vorhersehbar, und die Vorhersehbarkeit lässt dich fundierte Vermutungen über die Welt um dich herum anstellen. Sie können beispielsweise Vorhersagen über die Temperatur und deren Auswirkungen auf Objekte treffen: Wärme dehnt sich aus, Kälte zieht sich zusammen. Betrachten Sie zum Beispiel einen Kuchen in einem Ofen, und Sie bemerken, dass er sich ausdehnt, wenn der Teig erhitzt wird. Seltsamerweise bewirkt ein Gummiband jedoch das Gegenteil, indem es sich bei Wärme zusammenzieht.
Unerwartete Kontraktion
Wenn Sie ein Gummiband mit einem Fön erhitzen, werden Sie feststellen, dass es sich zusammenzieht. Es schrumpft aufgrund der ungewöhnlichen molekularen Eigenschaften von Gummi. Gummibänder werden auch brüchiger, wenn sie heiß sind – etwas, das Sie vielleicht mit Kälte assoziieren, weil Sie gesehen haben, wie Eis zersplittert, wenn etwas Festes darauf trifft.
Moleküle und Bewegung
Viele Alltagsgegenstände, darunter auch Gummibänder, bestehen aus Molekülen. Moleküle sind winzige Teilchen, die aus Atomen bestehen. In Feststoffen wie Gummi passen Moleküle normalerweise in einer festen Form zusammen. Ein Gummiband besteht aus Millionen von Gummimolekülen, die in einem Streifen angeordnet und an beiden Enden verbunden sind. Moleküle werden von der Temperatur beeinflusst, vibrieren und drängeln schneller bei mehr Hitze und langsamer bei Kälte.
Raumtemperatur-Gummi
Bei Raumtemperatur schnappt ein Gummiband aufgrund seiner elastischen molekularen Eigenschaften zurück. Die Stränge, aus denen das Gummiband besteht, dehnen sich aus, aber Kräfte in den Gummimolekülen ziehen sie in ihre ursprüngliche Form zurück. Wenn sie entspannt sind, rollen die Strähnen zu winzigen, verwickelten Kugeln. Wenn sie gedehnt werden, werden die Strähnen gerade.
Auswirkungen von Hitze
Wenn sich Gummi im warmen Zustand wie andere Stoffe verhalten würde, würde es sich ausdehnen. Aufgrund der Anordnung der Gummimoleküle wird das Band jedoch kleiner. Durch das Erhitzen werden die verhedderten Kugeln "abgewickelt", wodurch die Moleküle weniger gebündelt und strangartiger werden. In dieser Form nehmen die Moleküle weniger Platz ein und das Gummiband schrumpft.
Auswirkungen von Kälte
Das Umgekehrte gilt auch. Kühlt man ein Gummiband ab, wird es dehnbarer und dehnt sich leicht aus. Dies liegt daran, dass sich die Moleküle in eine effizientere Dehnungsform organisieren. Da die Moleküle starrer und strukturierter sind, sind sie stärker.