Demonstrationsexperimente zum Arbeitsgebiet Nichtlineare Systeme und Strukturbildung

Dr. J. Berkemeier, Prof. Dr. H.-G. Purwins

Rayleigh-Benard Konvektion

Aufbau

Das Experiment besteht aus einer mit etwas Öl gefüllten Aluminiumschale, die auf einer Heizplatte von unten erwärmt wird.

Die Aluminiumschale hat einen Innendurchmesser von 14 cm, eine Höhe von 1cm und eine Wandstärke von 1 cm. Über drei Schrauben kann die Schale waagrecht ausgerichtet werden. Der Abstand zwischen Schale und Heizplatte beträgt etwa 0.5 cm.

Die Schale wird 1 mm hoch mit Siliconöl befüllt. Bei dem Siliconöl handelt es sich um handelsübliches Diffusionspumpenöl. Zu Erhöhung der Viskosität wird das Öl eine längere Zeit gekocht. Zur Sichtbarmachung der Strömung wird es mit Alupulver versehen.

Als Heizplatte kommt ein Cerankocher mit 1,2 kW Heizleistung zum Einsatz.

Durchführung

Zur Durchführung wird die Aluschale auf dem Cerankocher waagerecht ausgerichtet und mit maximaler Leistung erhitzt. Gleichzeitig wird mit einem Teflonplättchen gerührt. Sobald sich erste Strukturen zeigen (Abb. 2), muss die Kochplatte ausgeschaltet werden.