Neue Techniken sind im Kulturkreis Freisingerberg immer ein Thema.

3D Animationen sind dazu ein gutes Feld. Aber wo gibt es „Schauspieler“ welche bereit sind, sich ohne sichtbaren „Bühnenpartner“ in Szene zu setzen?

Doch in Waidhofen / Ybbs findet sich „Alles“:

Und dieses 3D Aufnahmesystem ist durchaus zu mehr geeignet.

Und noch eine alte Technik soll heute vorgestellt werden – Ein Motor der ohne Strom läuft : Hier im Video die „Elefanten-Windmühle“ von Karl Piaty – gekauft vor rund 40 Jahren – und läuft noch immer.

Oft wird gefragt, wie stark das Licht sein muß, um einen solchen nur von Licht betriebenen Motor zum Bewegen zu bringen – nun, eine kleine Kerze genügt.

Da stellt sich dann gleich die 2. Frage. Wieviele „Lichtmotore“ könnte man mit dem Licht der „Flutlichtanlage“ der Haltestelle Kupferschmiedgasse laufen lassen? Nun daß sollen jene Waidhofner Gemeinderäte ausrechnen, welche diese Beleuchtung beschlossen haben und von den Steuerzahlern bezahlt wird – und von „Lichtverschmutzung“ darf da natürlich erst gar nicht die Rede sein. Während der Betriebszeiten sicher notwendig, aber die ganze Nacht?

Eine Lichtmühle (auch als Lichtrad oder selten als Lichtmotor bezeichnet) ist eine Glaskugel, in deren Innerem sich ein bewegliches Flügelrad befindet, das mit mehreren einseitig geschwärzten Plättchen versehen ist. Bei Lichteinfall beginnt das Rad, sich zu drehen. Die meist dekorativen Zwecken dienende Apparatur wurde 1873 von William Crookes erfunden.

Aufbau

Meist besteht eine Lichtmühle aus einem vierarmigen Flügelrad, das mittels eines Glashütchens auf einer Nadelspitze leicht drehbar gelagert ist. Jeder der aus Draht bestehenden Arme trägt an seinem Ende ein vertikal gestelltes Plättchen aus geglühtem Glimmer (eventuell verspiegelt), bei dem eine Seite mit Ruß geschwärzt ist, und zwar so, dass die berußten Flächen alle nach derselben Drehrichtung gerichtet sind.

Der Aufbau ist in eine hohle Glaskugel von fünf bis sechs Zentimeter Durchmesser eingeschlossen. Von oben her ragt eine Glasröhre in die Kugel hinein, die das Herunterfallen des Flügelrades verhindert.

Der Glaskolben wird auf etwa 5 Pascal (das sind 0,05 Millibar) evakuiert und dann zugeschmolzen. Lichtmühlen funktionieren weder im Hochvakuum noch bei Normaldruck.

Setzt man die Lichtmühle Licht- oder Wärmestrahlung aus, so dreht sich das Rädchen mit einer von der Stärke der Strahlung abhängigen Geschwindigkeit, wobei die nicht geschwärzten Flächen vorangehen.

Um eine Drehbewegung zu beobachten, müssen Reibungs- und Luftwiderstand sehr gering sein. Das wird durch den Unterdruck im Inneren der Glaskugel sowie durch die reibungsarme Lagerung des Rotors erreicht.

Eine Lichtmühle funktioniert nur, wenn die geschwärzte Seite Energie absorbieren kann, gut von der hellen Seite thermisch isoliert ist und sich somit aufheizt. Eine gute Lichtmühle dreht im Sonnenlicht schnell, bewegt sich aber auch in schwachem Tageslicht noch langsam, während eine Zimmerbeleuchtung zum Beispiel aus Leuchtstoffröhren üblicherweise nicht ausreicht. Da die Empfindlichkeit im infraroten Bereich groß ist, genügen jedoch Kerzen oder Taschenlampen, um die Flügel langsam drehen zu lassen.

Erklärung

Der Gasdruck im Inneren der Glaskugel ist so gering – nur ein bis zehn Pascal –, dass die freie Weglänge, also die mittlere Distanz, die ein Gasmolekül zwischen zwei Zusammenstößen zurücklegt, in der Größenordnung von Millimetern liegt. Für einen Druck von 5 Pascal beträgt die mittlere freie Weglänge immerhin 1,4 Millimeter. Daher muss man das Verhalten der Gasmoleküle im Inneren eher mit dem Impulsgesetz statt mit Strömung, Konvektion oder Wärmeausdehnung beschreiben. Die Wechselwirkung der Gasmoleküle untereinander ist für diese Phänomene zu gering. Untersuchungen zur Stärke des Effektes, die bereits der Berliner Professor Wilhelm Westphal vor 1920[1] vorgenommen hat, zeigen ein Maximum der Kraftwirkung auf die Mühle bei einem Innendruck von ca. 1,33 Pa.

Die thermische Bewegung der Gasmoleküle im Inneren führt bei unbeleuchtetem Flügelrad und thermischem Gleichgewicht statistisch zu gleich vielen Stößen auf die hellen und die dunklen Flügelflächen sowie die Glaswand. Bei Bestrahlung erwärmen sich die berußten Flächen, und deren Moleküle und Atome führen eine stärkere Bewegung (Brownsche Molekularbewegung) aus. Treffen nun Gasmoleküle auf schnell schwingende Teilchen der warmen Seite, erhalten sie einen stärkeren Impuls beim Wegfliegen. Das Kräftegleichgewicht des Flügels ist nicht mehr gegeben und die schwarze Seite erfährt nach dem Impulserhaltungssatz eine Rückstoßkraft in der entgegengesetzten Richtung des wegfliegenden Gasteilchens.

Mit dieser Theorie lassen sich alle beobachteten Abhängigkeiten wie Optimum des Gasdruckes, möglichst schlecht wärmeleitende Plättchen wie auch der Gegenimpuls auf das Glasgefäß erklären.

Auch die beim Abkühlen des Glasgefäßes stattfindende Umkehrung der Drehrichtung der unbestrahlten Mühle, mit den schwarzen Flächen voran, lässt sich so erklären. Eine unbestrahlte stillstehende Lichtmühle beginnt sich in umgekehrter Richtung zu drehen, wenn man sie zum Beispiel in ein Gefäß mit kaltem Wasser setzt. Die meistens mit Ruß geschwärzten Flächen nehmen dann aufgrund ihres nicht nur im sichtbaren Bereich des Lichtes, sondern auch im mittleren Infrarotbereich höheren Emissionsgrades eine niedrigere Temperatur als die hellen Flächen an. Sie verlieren Wärmeenergie durch Abstrahlung im gestörten Strahlungsgleichgewicht im Inneren der Kugel, die Glaswandung strahlt weniger zurück als sie absorbiert. Dadurch wird die hellere Seite des Flügels zur „Antriebsseite“, da diese eine höhere Temperatur hat und die Gasmoleküle dort einen stärkeren Impuls erhalten.

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