Wie nutzen Bäume Adhäsion und Kohäsion, um Wasser gegen die Schwerkraft zu bewegen?

In der High School haben wir ein Experiment gemacht, das dies gezeigt hat.

Wenn Sie ein Glas Wasser nehmen und es draußen stehen lassen, vielleicht vor einem offenen Fenster, wird es im Grunde genommen Wasser durch Verdunstung verlieren. Es kann ein paar Tage/Wochen dauern, bis man wirklich einen großen Unterschied sieht, aber das Niveau wird sinken. Aber wenn Sie ein paar flexible Strohhalme nehmen und sie so einsetzen, dass der biegsame Teil unter Wasser liegt, wird der Wasserstand viel schneller sinken. (Ich bin mir nicht ganz sicher, ob der Teil mit dem gebogenen Strohhalm hier wirklich so wichtig ist. Logischerweise glaube ich nicht, dass es das ist, aber ich habe das Experiment nicht gemacht, also kann ich es nicht wirklich sagen.)

Der Grund, warum die Strohhalme eine schnellere Verdunstung bewirken, liegt darin, dass der Wind, wenn er über die Oberseite der Strohhalme weht, einen Teil des Wassers mit sich zieht. Und weil, wie der letzte sagte, durch Kohäsion und Adhäsion die Wassersäule mit hochgezogen wird und dadurch schneller verdunstet.

In ähnlicher Weise funktionieren aufgrund dieser Strömungsmechanik Toiletten und Siphons. Wenn Sie saugen, erzeugen Sie einen Unterdruckbereich im Rohr, als würden Sie aus einem Strohhalm saugen. Aufgrund dieses Unterdrucks wird Flüssigkeit in das Rohr gezogen. Wenn Sie den Schlauch mit Flüssigkeit füllen und den Schlauch nach unten in Richtung Boden drehen, sodass die Flüssigkeit am Ende austritt, erzeugt die Kraft der aus dem Schlauch austretenden Flüssigkeit wieder einen Unterdruck im Schlauch, wodurch mehr Flüssigkeit angesaugt wird hoch.

Dies ist der Funktionsweise von Bäumen sehr ähnlich. In den Spaltöffnungen oder den Poren in den Blättern, die es den Blättern ermöglichen, zu „atmen“, hilft der Wind, das Wasser aus den Poren zu ziehen. Aber wegen des Druckabfalls, der durch das Ansaugen der Flüssigkeit aus der Pore verursacht wird, wird Wasser durch die Röhren im Baum (Xylem) nach oben gezogen.

Der Mechanismus wird "Kapillarwirkung" genannt. Es erfordert einen Schlauch mit kleinem Durchmesser und entsteht durch die Adhäsion des Wassers an den Wänden und die Kohäsion im Wasser (=Oberflächenspannung).

Ich kaufe diese Erklärung nicht. Bäume haben im Frühjahr keine Blätter und Wasser kommt ohne Probleme aus dem Baum. Wenn Wasser so stark unter Druck gesetzt würde, dass es hundert Fuß hochgesaugt würde, hätte es so viel Hitze, dass es zu Dampf würde. Aus diesem Grund brauchen Gebäude, die sehr hoch sind, hin und wieder Pumpen, um sie in die Höhe zu treiben.

Ich habe eine Theorie. In einem Baum gibt es verschiedene Teile des Stammes. Kernholz, Splintholz, Kambiumschicht und Rinde. Ich denke, weil das Kernholz und die Rinde kein Wasser aufnehmen, dehnen sie sich nicht aus wie das Splintholz. Die Kambiumschicht ist sehr rutschig und lässt die Spannung zwischen Rinde und Splint aneinander vorbeigleiten. Ich denke, das sich ausdehnende Splintholz wird schließlich gequetscht und die Osmose erledigt den Rest.

Bäume verwenden weder Adhäsion noch Kohäsion, um Wasser gegen die Schwerkraft zu bewegen. Es ist unmöglich, oberhalb von 10,3 m zu „saugen“, was unserem atmosphärischen Druck entspricht. Der Luftdruck drückt die Xylem-Mikroröhrchen nach oben - die oben einen niedrigeren Druck / Vakuum haben (erzeugt durch Verdunstung aus dem Blatt). Dieser „Siphon-Effekt“ wird durch Luftdruck angetrieben, der ein geschlossenes Rohr nach oben drückt.

Es hat mit Wärmeübertragung und dem Newtonschen Gesetz der Thermodynamik zu tun. Materie, die erhitzt wird, wandert immer zu einem kühleren Ort. Die Wurzeln sind wie ein Schwamm und saugen Wasser aus dem Boden auf. Das Wasser, das sich durch die Kapillaren bewegt, verursacht Reibung = Wärme. Diese erhitzten Wassermoleküle kollidieren mit Kohlenstoffatomen und bilden CO2, das im Sommer durch die Blätter ausgestoßen wird, im Winter jedoch vernachlässigbar ist.

Irgendwie entdeckte ich, dass ich bei einigen Bäumen mit dünner Rinde mein Ohr an die Rinde legen und die Bewegung des Wassers im Baum hören konnte. Es war kein kontinuierlicher Fluss, sondern mit Zögern wie Schüben oder Pausen. Ich dachte, es könnte ein Ventilsystem geben, um zu verhindern, dass das Wasser wieder herunterkommt. Aber wenn ich sage, dass es durch Verdunstung aus den Blättern hochgezogen wurde, kann ich die Pausen nicht erklären.