Tropfen

In Tropfen bezeichnet zum einen eine Form – zum anderen einen meist kleinen Flüssigkeitskörper.

Physikalische Eigenschaften

Ein Tropfen ist ein flüssiger Körper, der durch eine Phasengrenzfläche von der Umgebung getrennt und dessen Form wesentlich durch die Grenzflächenspannung bestimmt ist. Wegen der relativ geringen aus der Grenzflächenspannung resultierenden Kräfte sind Tropfen daher auf den freien Fall und andere Formen der Schwerelosigkeit oder unter den Bedingungen irdischer Schwerkraft auf ein großes Verhältnis von Volumen zu Oberfläche und damit auf eine geringe Größe, in der Regel im Millimeterbereich, beschränkt. Die Umgebung kann Vakuum oder Gas, Flüssigkeit oder in einem Teilraum auch ein Festkörper sein, soweit dieser vom Tropfen nur unvollständig benetzt wird. Innerhalb umgebender Flüssigkeit bilden sich Tropfen nur, wenn die beiden Flüssigkeiten nicht mischbar sind, dabei kann auch eine Emulsion vorliegen.

Ein zwischen zwei fluiden Phasen liegender Tropfen wird aus demselben Grund durch zwei Kugelkalotten begrenzt. Ein sich durch ein umgebendes Medium bewegender Tropfen wird an der in Bewegungsrichtung liegenden Seite durch den Strömungswiderstand abgeplattet.

Schematische Darstellung eines sich lösenden Tropfens

Wenn sich ein Tropfen von einem Flüssigkeitskörper abzulösen beginnt, entsteht eine Einschnürung. Dort, wo der «Faden» auf den Tropfen trifft, bildet sich erneut eine Einschnürung. Wenn die Viskosität der Flüssigkeit hoch genug ist , zieht sich auch diese Einschnürung wieder in die Länge. Je höher die Viskosität, desto häufiger wiederholt sich dieser Prozess.

Irgendwann wird dies jedoch instabil und der Tropfen löst sich vom Faden. Aus dem Faden bilden sich teilweise weitere, kleinere Tropfen.

Regentropfen

Normale Regentropfen von 2 bis 3 mm Durchmesser und einem Gewicht von etwa 0,005 bis 0,03 g sind oben halbkugelförmig und unten durch den Luftwiderstand eingedellt. Als Zwischenstadium findet man Tropfen, die unten abgeflacht sind. Große Tropfen aus Gewitterregen werden instabil und zerreißen durch den Luftwiderstand.