Hallo,
hier kommt meine Frage: Weihnachtsmühlen werden schneller, je weiter die Kerzen runterbrennen. Warum ist das eigentlich so?
Ich freu mich auf Eure Antworten.
Danke und Gruss Caro
Hallo,
hier kommt meine Frage: Weihnachtsmühlen werden schneller, je
weiter die Kerzen runterbrennen. Warum ist das eigentlich so?
Weihnachtsmühlen werden schneller, je weiter die Kerzen runterbrennen
weil der Docht länger und dadurch die Flamme heißer wird.
Bitte
und Gruss an Caro der welche Erklärung hat?
Hallo Caro.
Meine Nur- Annahme:
Im Bereich der Flammen, dort, wo die Luft erwärmt wird. Strömt ja kalte Luft von außen zu. Dort wird die Luft also noch ziemlich verwirbelt sein.
Erst weiter oben dürfte sich das soweit geklärt haben, dass die Luft nun gleichmäßig aufsteigt, bis sie, ganz weit oben wieder verwirbelt wird.
Je näher nun die Flügel am Optimum stehen, desto schneller sollten sie sich drehen. Das Optimum hat also immer einen gewissen Abstand von den Flammen, der erst erreicht wird, wenn die Kerzen kürzer, also der Abstand zwischen Flammen und Flügeln größer wird.
Andere Annahme:
Jede Kerzenflamme bildet erst mal für sich einen dünnen Strom aus aufsteigender Luft. Diese Einzelströme vereinigen sich erst nach einer gewissen Höhe.
Wie gesagt, nur Annahmen, ich lasse mich gern eines Besseren belehren.
Gruß, Nemo.
Hallo Nemo,
vielen Dank für Deine interessanten Annahmen. Beide irgendwie logisch, für die Kinder, mit denen ich experimentiere, ist die zweite sicherlich besser zu verstehen.
Viele Grüße Caro
Hallo Watergolf93,
vielen Dank für Deine Antwort. Wirklich länger wird der Docht nicht aber die Luft wird heißer, je länger die Kerzen brennen. Also passt’s. Warum sich die Mühle schneller dreht, wenn’s heißer wird: Ich mutmaße: noch heißere Luft steigt noch schneller auf und bringt den Propeller noch schneller zum drehen, oder?
Danke und Gruß
Caro
Hallo,
Wirklich länger wird der Docht nicht
Nein, wird er wirklich nicht. Wenn man vom ersten Anzünden absieht, ist er immer gleich lang.
aber die Luft wird heißer, je länger die Kerzen brennen.
Das stimmt nicht. Wenn die Kerzen ein paar Minuten gebrannt haben, ist eine konstante Temperatur erreicht. Egal, ob lang oder kurz.
Mach den Gegenversuch: blas die Kerzen aus und lass sie abkühlen, wenn sie schon relativ weit runtergebrannt sind. Trotz allem dreht sich die Mühle beim erneuten Anzünden sofort schneller als bei langen Kerzen.
Die Sache mit der Verwirbelung direkt an der Flamme und Ausbilden eines säulenförmigen Luftstroms erst weiter oben (siehe anderes Posting) halte ich ebenfalls für wahrscheinlich.
Der Extremfall ist übrigens: bei zu langen Kerzen bleibt die Mühle stehen (Reibung größer als Antriebskraft) und die Flügel werden schwarz.
Gruß
loderunner
Super, jetzt hab ich’s verstanden. Vielen Dank.
Gruss Caro
Hallo Caro,
ich habe gerade einige Messungen mit einer Kerze gemacht. Vielleicht bringen sie dir und den Kindern mit denen du Experimente durchführst etwas.
Der Kerzendocht war anfänglich 9 mm, nach 11 Minuten Brenndauer ca. 14-15 mm lang.
Senkrecht über der Spitze des Dochtes montierte ich in 130 mm Abstand fest ein Eisen-Kupfer/Nickel Thermoelement (Meßbereich -40 bis +500 °C).
Im Raum herrschten 21 °C, Luftbewegung = 0,0 m/s.
Der Temperaturverlauf war folgendermaßen:
Minuten, °C
0 Minuten 21 °C
1 180
2 230
3 255
4 220
5 290
6 295
7 300
8 320
9 310
10 340
Die Messungen schwankten, aber ich notierte die Temperatur-Anzeige exakt bei der jeweiligen Zeit.
Nach 10 Minuten gemessen betrug die Flammenhöhe = 44 mm, geschätzt deutlich höher als am Anfang. Die Flammenhöhe wurde nur 1 mal gemessen, da bei Annäherung des Zollstocks die Flamme gestört wird.
Nach 11 Minuten wurde nicht mehr gemessen und der Versuch abgebrochen, da sich die Flammentemperatur durch die Unruhe während der Messung der Flammenhöhe, erniedrigt hatte.
Deine Mutmaßung:
heißer wird: Ich mutmaße: noch heißere Luft steigt noch
schneller auf und bringt den Propeller noch schneller zum
stimmt.
Viel Erfolg bei den weiteren Experimenten!
Grüße
watergolf
hier kommt meine Frage: Weihnachtsmühlen werden schneller, je
weiter die Kerzen runterbrennen. Warum ist das eigentlich so?
Die heisse Luft, die in der Kerzenflamme entsteht, wird ja durch den Auftrieb (weil sie leichter ist als kalte) nach oben beschleunigt. Bei langen Kerzen hat sie bis zu den Flügeln die maximale Geschwindigkeit noch nicht erreicht, daher wird die Strömung nach oben an den Flügeln schneller, wenn die Kerzen kürzer werden und daher der Weg für die Beschleunigung länger.
Die Geschwindigkeit nimmt natürlich nicht endlos zu, sondern nur bis zu einem Maximum, aber der Beschleunigungsweg für dieses Maximum dürfte nach den Experimenten grösser sein als die Pyramide hoch ist.
Gruss Reinhard
Hallo Reinhard.
Zuerst hab ich ja gedacht, das isses.
Aber, die Luft kühlt sich ja auch wieder ab, wenn sie höher steigt, dürfte daher an Auftrieb verlieren?
Also ich hab jetzt hier drei Kerzen, im Dreieck, ca. 10cm Abstand. Und eine Zigarette an deren Rauch man die Luftströmung sehen sollte.
Aber bis jetzt kann ich noch nichts Richtiges feststellen, außer dass es wärmer wird. 
Wenn man unbedingt will, kann man einen Verwirbelungseffekt in Höhe der Flammen feststellen, aber drauf wetten tät ich nicht.
Wie war das noch in Kevelaer? Flackern die Kerzen, die da zu Hauf stehen nicht auch ziemlich unregelmäßig?
Oder (Geistesblitz!) liegt der Effekt eventuell ganz wo anders, eher am Abstand zwischen Flamme und Grundfläche?
Wenn sich die Grundfläche zusätzlich erwärmt, muss sie ja Wärme zurück strahlen, oder? Das wäre bei kürzeren Kerzen natürlich stärker.
Ist hier jemand, der es wirklich weiß?
Gruß, Nemo.
Hallo Nemo,
Zuerst hab ich ja gedacht, das isses.
das isses auch.(etwa)
Aber, die Luft kühlt sich ja auch wieder ab, wenn sie höher
steigt, dürfte daher an Auftrieb verlieren?
Die Abkühlung ist ja vor allem (in diesem Bereich) durch die
Verbreiterung des heißen Luftstroms bedingt.
Dies bedeutet aber auch eine Vergrößerung der angeströmten Fläche.
Die Abkühlung wird dann kompensiert - in welcher Größe weiß ich nicht.
Wenn die Flächenvergrößerung der aufströmenden Luftsäule über die
Anströmfläche hinaus geht wird der Antriebs-Effekt sich wieder
verringern.
Gruß VIKTOR
Hallo Caro,
kannst du den Gedankenversuch von Reinhard Kern aus der Praxis mit deinen Versuchen bestätigen oder nicht?
Du hast doch sicher die anfängliche Länge deiner Kerzen und die dazu gehörige Drehzahl notiert und die Länge der niedergebrannten Kerzen + Drehzahl bei Versuchsende.
Welchen Wert hat das von Reinhard Kern postulierte Drehzahlmaximum bei welcher Kerzenlänge dazwischen?
Wie groß ist „der Beschleunigungsweg für dieses Maximum“ nach Reinhard Kern und die Höhe der Weihnachtsmühle?
Könntest du uns diese Angaben hier nennen?
Gruß
watergolf
Moin watergolf,
ähem: ich experimentiere mit Grundschulkindern.
Welchen Wert hat das von Reinhard Kern postulierte
Drehzahlmaximum bei welcher Kerzenlänge dazwischen?
Wie groß ist „der Beschleunigungsweg für dieses Maximum“ nach
Reinhard Kern und die Höhe der Weihnachtsmühle?
So genau wollten wir das doch nicht berechnen. Wollte nur erklären können, wenn die Kinder fragen. Außerdem haben wir keine Holzmühlen, sondern eine Papierspirale am Faden. Aber das Prinzip ist das gleiche.
Also Frag an alle: Wer kann watergolf die Holzmühle berechnen?
Vielleicht versuch ich’s mal, wenn ich auf dem ersten Weihnachtsmarkt so’n Ding erstanden hab - vorausgesetzt ich habe nicht zu viele Glühwein getrunken.
Gruss Caro
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