Der Apfel von Isaac Newton und die Badewanne des Archimedes haben mit der englischen Teetasse von Albert Einstein eine elegante Dritte in ihrem Bunde. Die englische Tea Time schuf − wenn auch unbewusst − ein weiteres Glied in einer Kette von physikalischen Beobachtungen, die dem Alltag ihrer Entdecker während ganz banaler Tätigkeiten entsprungen sind. So geschehen auch im Haus von Albert Einstein 1926. Die Faszination des Sammelns von Teepartikeln nach dem Umrühren exakt in der Mitte der runden Tasse ließ den ambitionierten und rastlosen Wissenschaftler sofort ans Experimentieren gehen. Seine Erkenntnisse publizierte er noch im selben Jahr, allerdings bereits angewandt auf die Gesetzmäßigkeiten der Strömung von Flüssen, konkret auf die Ursache der Mäanderbildung von Flussläufen.

Der Löffel sorgt für Rotation

Wenn Flüssigkeit in einem runden Gefäß in Rotation versetzt wird, wie es beim Umrühren von Tee eben der Fall ist, bleibt diese nach dem Ende des Rührens noch eine Zeit lang weiter in Rotation. Sedimentpartikel wie Sand oder eben die Reste von Teeblättern sinken aufgrund der Schwerkraft zum Boden hin ab. Am Tassenboden hat der Tee inzwischen eine Art Strömung gebildet, welche die Teeblätter erfasst und in spiralförmigen Bahnen zum Rotationszentrum hinbewegt. Die festen Partikel sammeln sich – gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft – exakt in der Mitte der Tasse. Hört man mit dem Umrühren auf, sinken die Partikel zu Boden. Rührt man jedoch in konstantem Tempo weiter, werden sie an Ort und Stelle im Kreis gedreht.

Welche Kräfte wirken hier?

Im Prinzip treffen in der Teetasse zwei verschieden starke Strömungsverhältnisse aufeinander. Sie unterscheiden sich während und nach dem Umrühren voneinander: Während des Umrührens verschiebt die Zentrifugalkraft beständig den Tee an den Tassenrand. Dort wird jedoch durch Reibung seine Rotationsbewegung abgebremst, was die Fliehkraft stark vermindert. Der Tee sackt daher wieder nach unten. Dort übt er Druck aus und verschiebt die Flüssigkeit am Tassenboden zur Mitte hin. Dies geschieht, da auch in Bodennähe durch Reibung die Zentrifugalkraft vermindert wird. So entsteht eine Art sekundäre Zirkularströmung.

Vom feinsten Porzellan direkt in die Kläranlage

Der Teetasseneffekt (Achtung, nicht zu verwechseln mit dem Teekanneneffekt) hat seine Entdeckung zwar einer äußerst kultivierten englischen Angewohnheit zu verdanken. Seine Verwendung in der Praxis ist jedoch von eher pragmatischer Natur. Überall dort, wo große Becken und andere Industrieanlagen Schmutz, Sand und andere feste Partikel schnell und zuverlässig von Wasser getrennt haben wollen, macht man sich den großen Effekt aus der kleinen Tasse zunutze. Vor allem in der Aufbereitung von Mischwasser und Regenwasser gelangt die für Albert Einstein relativ bescheidene Entdeckung mit der herausragenden Wirkung immer noch zur Anwendung.


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