Beim Arbeiten mit Holz wird unter anderem geklebt. Aber wie kommt es eigentlich, dass der Klebstoff zwei Holzteile zusammenhalten kann? Das hat mit Kohäsion (Zusammenhangskraft) und Adhäsion (Anhangskraft) zu tun.
Worum handelt es sich dabei genau? Das erkläre ich dir im Folgenden.
Kohäsion (Zusammenhangskraft)
Versuch 1:
Breche ein Kreidestück und eine Holzleiste von gleicher Stärke mit der Hand durch. Was bemerkst du?
Ergebnis: Die beiden Stoffe setzen dem Brechen unterschiedlich viel Widerstand entgegen.
Warum dieser Versuch? Was du soeben gespürt hast, waren die unterschiedlichen Kohäsionskräfte von Kreide und Holz. Alle Stoffe sind aus vielen, vielen Molekülen und Atomen aufgebaut. Ohne eine Kraft, die sie zusammenhält, würden sie auseinanderfallen. Kohäsion oder die Zusammenhangskraft hält also alle Stoffe in sich zusammen. Die Kohäsionskraft ist, wie beim Versuch herausgefunden, bei jedem Stoff unterschiedlich. Die Zustandsformen von Stoffen können durch Wärmeeinfluss auch verändert werden. Somit lässt sich auch die Kohäsion verändern.
Die Zusammenhangskraft erzeugt auf der Oberfläche eines Stoffes auch die Oberflächenspannung. Das ist besonders bei einem Wassertropfen wie auf Bild 1 gut erkennbar.
Versuch 2:
Klebe zwei Holzstücke aufeinander und löse sie wieder voneinander, bevor die Leimung getrocknet ist. Klebe die beiden Holzstücke dann wieder aufeinander und warte, bis die Leimung getrocknet ist. Versuche dann, die beiden Holzstücke wieder voneinander zu lösen. Was ist der Unterschied?
Ergebnis: Um die gehärtete Leimung zu trennen, ist viel mehr Kraft nötig. Die noch feuchte Leimung ist leicht zu lösen.
Was zeigt uns dieser Versuch? Bei festen Stoffen ist die Kohäsion immer stärker als bei flüssigen Stoffen. Bei Gasen ist sie nur noch minimal. Bei festen Stoffen liegen die Moleküle starr und dicht beieinander. Die Moleküle von Flüssigkeiten ist, wie die frische Verleimung zeigt, beweglicher, die Kohäsion ist somit geringer.
Das ist auch der Grund, warum wir für Flüssigkeiten ein Gefäß benötigen, um sie zusammenzuhalten. Gasmoleküle sind frei, deshalb brauchen wir für sie sogar ein geschlossenes Gefäß, um sie zu halten. Apropos Gefäß, was passiert, wenn du Wasser in ein Gefäß gibst? Das bringt uns zu einer anderen Kraft.
Adhäsion (Anhangskraft)
Jetzt kommen wir zur zweiten großen Kraft, der Adhäsion. Adhäsion bewirkt beispielsweise, dass Wasser die Wand des Gefäßes „hochklettert“. Wegen der Adhäsionskräfte kommt es zu einer Randkrümmung. In Bild 3 kannst du sehen, wie sich die Randkrümmung an einem Glas bemerkbar macht.
Dass die Adhäsionskräfte richtig stark sind, kannst du in folgendem Versuch testen:
Versuch 3:
Lege eine Postkarte auf ein leeres Wasserglas. Lege dann auf eine der überstehenden Ecken eine Geldmünze. Was passiert? Fülle das Glas nun randvoll mit Wasser. Lege dann die Postkarte wieder oben auf, sodass das Wasser die Karte berührt. Lege jetzt auf eine überstehende Kante der Karte eine Geldmünze nach der anderen. Was ist der Unterschied?
Ergebnis: Die Postkarte fällt bei Kontakt mit dem Wasser nicht runter. Sie wird durch Adhäsion festgehalten.
Wusstest du schon?
Warum hält eine Postkarte dann nicht auf der Tischkante? Weil sich dann Luft zwischen Karte und Tisch drängt. Wasser verdrängt die Luft. Luft verhindert also Adhäsion.
Adhäsion wirkt also als starke Anhangskraft zwischen den Molekülen verschiedener Stoffe. Was hat das Ganze jetzt mit dem Kleben von Holz zu tun? Sehr viel! Der Zusammenhalt von Leim auf Holz ist hauptsächlich auf die Adhäsion zurückzuführen. Das mit Wasser versetzte Leimpulver verdrängt die Luft aus den Poren, füllt Unebenheiten und lässt die Adhäsion gleichmäßig auf die ganze Holzoberfläche wirken.
Auch die Kohäsion ist am Wirken, wenn du etwas klebst. Die Zusammenhangskraft bewirkt den Zusammenhalt des Klebstoffs an sich. Die Kohäsionskräfte sind verantwortlich für das Fließverhalten und die Zähigkeit des Leims. Auch die Härte des getrockneten Leims ist davon abhängig.
Wusstest du schon?
Die Adhäsion spürst du auch beim Autofahren. Sie bewirkt die Straßenhaftung (den „Grip“), also dass die Gummireifen des Autos am Boden haften und wir in einer Kurve nicht umkippen.
Fazit
Kurz und knapp:
- Kohäsion ist die Anziehungskraft zwischen den Molekülen innerhalb eines Stoffes.
- Adhäsion ist die Anziehungskraft zwischen den Molekülen verschiedener Körper.
Beides sind sehr starke Kräfte, wie du bei dem Versuch mit der Postkarte bestimmt bemerkt hast. Deshalb können wir sie bei vielen Dingen gut nutzen. Zum Beispiel beim Kleben von Holz. Durch Kohäsion und Adhäsion wird auch erst die Kapillarwirkung möglich.
Hier noch ein paar Themen, die dich auch interessieren könnten:
Der Wassertropfen: Nimm ein Glas Wasser und einen Löffel. Tauch den Löffel ins Wasser und heb ihn hoch. Siehst du, wie das Wasser am Löffel klebt? Das ist Adhäsion. Jetzt schüttel den Löffel leicht. Siehst du, wie das Wasser am Löffel bleibt und zu Tropfen formt? Das ist Kohäsion in Aktion.
Der Strohhalm-Trick: Du brauchst ein Glas Wasser und einen Strohhalm. Steck den Strohhalm ins Wasser und halt den Finger auf die Öffnung. Jetzt heb den Strohhalm hoch. Das Wasser bleibt drin, oder? Die Adhäsionskräfte zwischen Wasser und Strohhalm halten das Wasser fest, während die Kohäsion das Wasser zusammenhält.
Der Papier-Test: Nimm ein Stück Papier und tränke es mit Wasser. Leg es flach hin und beobachte, wie sich das Wasser ausbreitet. Die Adhäsion zwischen Wasser und Papier zieht das Wasser hinein, während die Kohäsion das Wasser zusammenhält.
Der „fliegende“ Wasser-Test: Für dieses Experiment brauchst du einen Wasserhahn, der tropft, und einen trockenen Löffel. Halt den Löffel unter den tropfenden Wasserhahn und beobachte, wie das Wasser „fliegt“. Die Adhäsionskräfte zwischen Wasser und Löffel sind so stark, dass sie das Wasser dazu bringen, gegen die Schwerkraft zu „fliegen“.
Der Kaffee-Effekt: Gieß dir einen Kaffee ein und beobachte, wie er die Tasse hochklettert. Das ist Adhäsion in Aktion. Wenn du Zucker hinzufügst und rührst, wirst du sehen, wie die Flüssigkeit sich mischt – das ist Kohäsion.
Leim und Klebstoffe: Du willst zwei Holzstücke zusammenfügen, trägst den Leim auf, drückst die Teile zusammen und wartest. Was passiert hier? Adhäsion! Der Leim haftet an den Holzoberflächen und verbindet sie miteinander. Aber auch Kohäsion spielt eine Rolle. Sie hält den Leim selbst zusammen und sorgt dafür, dass er nicht auseinanderfließt.
Holzschutzmittel: Diese Flüssigkeiten ziehen ins Holz ein und schützen es vor Schädlingen und Feuchtigkeit. Adhäsion hilft dem Schutzmittel, ins Holz einzudringen und darin zu haften, während Kohäsion dafür sorgt, dass das Schutzmittel zusammenbleibt.
Lacke und Anstriche: Hier sorgt die Adhäsion dafür, dass der Lack am Holz haftet. Die Kohäsion hält die Lackpartikel zusammen. So entsteht eine gleichmäßige, glänzende Oberfläche.
Beim Biegen von Holz: Manchmal müssen wir Holz biegen, um es an bestimmte Formen anzupassen. Durch Erhitzen und Befeuchten lockern wir die Kohäsionskräfte im Holz, sodass es biegsamer wird. Sobald das Holz abkühlt und trocknet, kehren die Kohäsionskräfte zurück und halten die neue Form.
Holzverbindungen: Wenn Zapfen und Zapfenlöcher hergestellt werden, wird sowohl Kohäsion als auch Adhäsion genutzt. Die Kohäsion hält das Holz zusammen und gibt ihm seine Festigkeit, während die Adhäsion den Leim festhält, der die Verbindung zusätzlich verstärkt.
Meine Frau und ich sind sehr gerne in der Natur unterwegs. Dort kannst du Kohäsion und Adhäsion in Aktion beobachten.
Mich fasziniert – als echter Schwarzwälder – der Wald… 🙂 Weißt du, wie ein Baum Wasser und Nährstoffe aus dem Boden zieht? Hoch durch den teilweise meterhohen Stamm, bis zu den äußersten Blättern? Ganz genau: Mithilfe von Adhäsion und Kohäsion.
Das Ganze beginnt in den Wurzeln, wo das Wasser durch Osmose aufgenommen wird. Von dort aus bewegt es sich aufwärts. Und hier kommt die Adhäsion ins Spiel. Sie hilft dem Wasser, an den dünnen Röhren im Inneren des Baumes, den Xylemgefäßen, zu haften und aufzusteigen. Ohne Adhäsion könnte das Wasser nicht gegen die Schwerkraft arbeiten.
Jetzt kommt die Kohäsion dazu. Sie sorgt dafür, dass die Wassermoleküle zusammenbleiben und als eine Einheit aufsteigen. Du kannst dir das wie eine Art Kette vorstellen, bei der jedes Wassermolekül das nächste nach oben zieht. Dieser Prozess wird als Kapillarwirkung bezeichnet.
Die Kapillarwirkung ist aber nicht nur bei Bäumen zu beobachten. Auch bei deinen Zimmerpflanzen im Tontopf passiert das. Das Wasser steigt durch die Poren des Tons auf und versorgt die Pflanze. Auch hier sind Adhäsion und Kohäsion am Werk.
Und es geht noch weiter. Wenn ich morgens joggen gehe, sehe ich oft den Morgentau auf einem Blatt oder der Nebel, der an einem Spinnennetz hängt. Diese kleinen Wassertropfen halten zusammen, dank Kohäsion, und haften am Blatt oder Netz, dank Adhäsion.
Adhäsion und Kohäsion sind überall um uns herum, in jeder Blume, jedem Baum, jedem Tropfen Wasser. Sie sind ein wichtiger Teil des Lebens und wir Zimmerer können viel von ihnen lernen.
Du hast einen frischen Balken direkt vom Sägewerk geholt. Du merkst, er ist noch feucht, vollgesogen mit Wasser. Das hat viel mit Adhäsion und Kohäsion zu tun.
Die Wassermoleküle haften dank Adhäsion an den Holzfasern. Und die Kohäsion? Die hält die Wassermoleküle zusammen.
Was passiert, wenn das Holz trocknet? Es schrumpft, weil das Wasser aus dem Holz entweicht und die Holzfasern sich näherkommen. Diesen Vorgang nennt man Schwinden. Es ist ein natürlicher Prozess, den wir Zimmerer immer im Blick haben müssen. Denn wenn das Holz schwindet, kann es sich verziehen oder sogar reißen.
Und was ist mit dem Quellen? Das ist das Gegenteil vom Schwinden. Wenn das Holz Wasser aufnimmt, quellen die Fasern auf und das Holz dehnt sich aus. Auch hier sind Adhäsion und Kohäsion beteiligt. Sie ermöglichen es dem Holz, das Wasser aufzunehmen und zu halten.
Kohäsion und Adhäsion beeinflussen also, wie das Holz sich verhält und wie wir damit arbeiten. Das macht sie zu wichtigen Faktoren in unserem Handwerk. Sie könnten dir helfen, ein noch besserer Zimmerer zu werden.
Was wäre denn ein Beispiel für einen Vorgang, der ohne Anhangskraft nicht möglich ist?
Hallo James,
ich versteh nicht ganz deine Frage. Wie meinst du das?
Frage:
wie kann man zwei Glasplatten die durch Feuchtigkeit (Kohäsion) fest zusammenkleben wieder lösen ohne sie zu zerstören?
Hallo Harald Viering,
kannst du die Glasscheiben seitlich voneinander trennen?