Ist es möglich, Rauch oder ein rauchähnliches Gas in einer Glasblase einzuschließen?

Rauch besteht aus Partikeln, also setzen sie sich schließlich ab. Wenn sie sich absetzen, bleiben sie wahrscheinlich an der Oberfläche des Glases haften und können nicht mehr zu Rauch aufgewirbelt werden.

Vielleicht kannst du das mit Dampf machen. Da sich Dämpfe in der Gasphase befinden, setzen sie sich nur ab, wenn sie gekühlt werden. Leider wird sich ein Dampf im Laufe der Zeit auflösen, was zu einer konsistenten Farbe innerhalb der Blase führt und nicht zu dem "rauchigen" Aussehen, das Sie meiner Meinung nach wünschen.

Es könnte eine Möglichkeit geben, zwei Gase zu verwenden, die sich nicht mischen lassen, aber selbst wenn das funktionieren würde, würden sie wahrscheinlich gesundheitliche Probleme verursachen, wenn die Blase aufplatzt.

Jede Mischung aus Gasen (oder in der Luft schwebenden Rauchpartikeln) wird innerhalb von Minuten zu einer einheitlichen Mischung. Welche Probe Sie auch immer in einer Glasblase einfangen, sie wird in wahrscheinlich weniger als einer Minute strukturlos sein. Es ist nicht von einem einheitlichen Fleck auf dem Glas selbst zu unterscheiden

Wie Wutaz schreibt, werden wahrscheinlich Rauchpartikel an der Oberfläche haften bleiben. Das ergibt bestenfalls das Aussehen von Milchglas, die aneinander haftenden Partikel sehen wahrscheinlich wie abgelagerter Ruß aus.

Joddampf hat eine kräftige Farbe.
(Als Antiseptikum verwendete Jodverbindungen sind gelblich, aber der Dampf von reinem Jod hat eine magentafarbene Farbe.)

Aber auch hier wird die Mischung aus Joddampf und Luft innerhalb von Minuten, wenn nicht sogar schneller, zu einer einheitlichen Mischung. Außerdem können Sie den giftigen Joddampf nicht im Ofen zurückhalten. Es ist eindeutig zu gefährlich, so etwas in einem Geschäft für handgefertigte Glasarbeiten auszuprobieren.

Ich möchte diese Frage von einem grundlegenderen Standpunkt aus angehen.

Zusammenfassung

Ihre Blase wird schnell ein thermisches Gleichgewicht erreichen. Um Strukturen wie Rauch im thermischen Gleichgewicht zu erhalten, benötigt man zwischenmolekulare Kräfte. Eine charakteristische Eigenschaft von Gasen ist jedoch, dass die thermische Bewegung die zwischenmolekularen Kräfte dominiert – und damit die Strukturen sehr schnell zerstört. Daher können Sie in Ihrer Blase keine dauerhaften rauchähnlichen Strukturen in Gasen haben – es sei denn, Sie sorgen dafür, dass sie sich nicht im thermischen Gleichgewicht befindet, z. B. durch permanentes Erhitzen von einer Seite.

Lange Version

Ihre Glasblase ist in vielerlei Hinsicht ein isoliertes System. Als solches erreicht es schnell ein thermodynamisches Gleichgewicht¹, das sich wiederum ausbalanciert zwischen:

• Mischen verschiedener Arten von Molekülen. Das liegt einfach daran, dass es viel mehr gemischte als geordnete Zustände gibt. (Das ist die Maximierung der Unordnung, mit der Entropie in der Populärwissenschaft oft erklärt wird.)

• Ordnungskräfte wie z

  • Kräfte, die für bestimmte Arten von Molekülen spezifisch sind (entweder nur zwischen derselben Art von Molekülen oder nur zwischen verschiedenen Arten von Molekülen wirken). Dadurch bildet beispielsweise Öl im Wasser Tröpfchen.
  • Kräfte zwischen der Innenseite der Blasenwand und einigen Arten von Molekülen. Sie können dies bei einigen Substanzen sehen, die dazu neigen, die Wand zu beschichten.
  • Äußere Kraftfelder wie die Schwerkraft. Dies führt beispielsweise dazu, dass zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte Schichten bilden. Dazu gehören elektromagnetische Felder oder Beschleunigungskräfte (wenn Sie Ihre Glasblase zentrifugieren), die für Sie wahrscheinlich nicht relevant sind.

Wenn Sie die Temperatur des Systems erhöhen, wird das Mischen dominanter (das liegt daran, dass die thermische Energie die Ordnungskräfte überwindet). Insbesondere in einem Gas dominiert das thermische Mischen die intermolekularen Kräfte. Das unterscheidet ein Gas von einer Flüssigkeit: Wenn zwischenmolekulare Kräfte dominieren würden, würde es zu Kondensation kommen und wir hätten eine Flüssigkeit (oder einen Feststoff). Der einzige Weg, einen geordneten Zustand im thermischen Gleichgewicht in einem Gas zu erreichen, sind äußere Kraftfelder. (Ich kann keine Quellen dazu finden, aber IIRC, die Schwerkraft ist nicht stark genug, um ein Gaspaar bei Raumtemperatur auf den Skalen, über die wir sprechen, zu schichten.)

Nun, alles, was Rauch ähnelt, ist offensichtlich nicht gemischt und überwiegend ein Gas. Es wird auch nicht durch ein äußeres Kraftfeld strukturiert (was Schichten oder ähnliches verursachen würde). Daher kann es nicht das thermische Gleichgewicht sein. Aus einem anderen Blickwinkel sind alle Prozesse, die Rauch verursachen, eindeutig weit vom thermodynamischen Gleichgewicht entfernt. Beispielsweise basiert der Prozess des Abbrennens einer Kerze auf der Wiederherstellung eines chemischen Gleichgewichts (das die Energie liefert) und ist mit erheblichen Temperaturinhomogenitäten verbunden.

Was bleibt, ist, dass Sie das Gleichgewicht irgendwie stören. Sie können dies tun, indem Sie:

• Wechseln zwischen Kühlen und Heizen. Zum Beispiel könnten Sie eine Flüssigkeit (oder einen Feststoff) in Ihrer Blase haben, die beim Erhitzen verdampft, wodurch sich Rauch bilden würde.

• Erhitzen eines Teils der Blase und Abkühlen eines anderen Teils. Sie könnten zum Beispiel den Boden Ihrer Blase erhitzen und den Rest durch den umgebenden Raum abkühlen lassen. Dies könnte dazu führen, dass etwas Flüssigkeit in einer Pfütze am Boden verdunstet, rauchähnliche Strukturen bildet, an der Wand der Blase zu Tröpfchen kondensiert, die durch die Schwerkraft in die Pfütze zurückkehren. Wenn Sie dies jedoch nicht sorgfältig einstellen, werden Sie wahrscheinlich nur eine neblige Blase sehen. Denken Sie daran, einem geschlossenen Topf mit Wasser genau die richtige Wärmemenge zuzuführen.

• Schütteln der Blase. Dies kann jedoch nur zu einer Homogenisierung von Schichtstrukturen führen und bildet keine Strukturen aus.

^{¹ mit Ausnahme einiger chemischer (und atomarer und nuklearer) Bindungen, die viel höhere Temperaturen benötigen, um gebrochen zu werden. Die zum Brechen dieser Bindungen erforderlichen Temperaturen werden jedoch auch Ihr Glas schmelzen (andernfalls würden sie in der Produktion brechen), sodass wir sie ignorieren können. Auch handelt es sich meist um stark exotherme Einwegprozesse.}

Ist es notwendig, dass der Rauch in Bewegung bleibt?

Wenn nicht, können Sie die Glasblase mit einer klaren, viskosen Flüssigkeit wie Maissirup oder Glyzerin füllen und dann mit einem Strohhalm etwas Lebensmittelfarbe in die Mitte der Flüssigkeit blasen.

Dann die Glasblase verschließen. Erhitzen Sie es leicht, damit die Lebensmittelfarbe leicht in Rauchform diffundiert. Lassen Sie es dann abkühlen und stellen Sie es an einen Ort, an dem es nicht gestört wird. Es sollte eine Weile dauern, je nachdem, wie viskos die Flüssigkeit ist.

Wie wäre es mit Aerogel ? Es hat den Spitznamen "gefrorener Rauch" und wurde zu Hause hergestellt .