Frage:

Dreht sich die Luft im Autoreifen?

Antwort:

Die Antwort: Luft besteht aus einzelnen Molekülen, die nicht starr miteinander verbunden sind, sondern sich weitestgehend unabhängig von einander bewegen. Man könnte also leicht annehmen, dass die Luftteilchen in der Mitte eines Autoreifens nichts von der Drehbewegung der Reifenwand merken. Dies ist aber nicht der Fall. Wenn das Auto beschleunigt, dreht sich die Luft zwar nicht sofort mit. Sie passt sich aber der Drehbewegung des Reifens nach kurzer Zeit an.

Schuld daran sind die Vorgänge im Gas selbst. Die Teilchen in einem Gas bewegen sich ständig regellos in alle Richtungen. Bei einem Druck, wie er im Innern eines Autoreifens herrscht, stoßen sie nach nur durchschnittlich 30 Nanometern (das entspricht dem Durchmesser von etwa 100 Atomen) mit anderen Teilchen zusammen und ändern dadurch ihre Richtung. Solange der Autoreifen ruht, kommen alle Bewegungsrichtungen gleich oft vor, so dass auch die Luft als Ganzes ruht.

Setzt sich der Reifen in Bewegung, reißt die innere Reifenwand Luftteilchen, die mit ihr zusammenstoßen, mit. Für die Teilchen in der äußeren Luftschicht sind somit nicht mehr alle Flugrichtungen gleich wahrscheinlich. Die Schicht beginnt, sich im Mittel langsam mit dem Autoreifen mitzudrehen. Da aber die ungeordnete Bewegung ebenfalls anhält, können Teilchen nach wie vor aus der äußeren Schicht in die weiter innen liegenden Luftschichten vordringen. Hier stoßen sie mit Teilchen zusammen, die sich weniger schnell oder gar nicht mitdrehen, und übertragen die Drehbewegung. Auf diese Weise pflanzt sich die Rotation des Reifens langsam durch die Luftschichten vom Wandbereich bis ins Innere fort.

Dieser Prozess geht umso schneller vonstatten, je zähflüssiger das Gas im Reifen ist. Wäre der Reifen statt mit Luft mit Wasser oder gar mit Honig gefüllt, würde sich das gesamte Reifeninnere sehr viel schneller der Drehbewegung angleichen. Bei sehr schnellen Reifendrehungen wird die Luftströmung darüber hinaus turbulent. Die Luftschichten durchmischen sich und die Luftteilchen können ihre Drehbewegung auch ohne Stöße ins Innere transportieren. Das beschleunigt den Prozess weiter.