Jeder liebt frische, saubere Kleidung – aber wie viele von uns genießen es, sie so zu bekommen? Nicht viele! Warum? Denn die Reinigung der Kleidung mit Wasser und Waschmittel ist ineffizient, mühsam und zeitaufwendig. Kleiderwaschmaschinen spülen den Schweiß und Schmutz, den unsere Kleidungsstücke jeden Tag aufnehmen, normalerweise in weniger als einer Stunde, aber sie haben einen großen Nachteil: Sie geben Ihnen Ihre Kleidung sauber, aber nass zurück! Bevor du dein T-Shirt und deine Jeans wieder anziehen kannst, musst du eine riesige Menge Wasser loswerden, entweder durch Trocknen im Innen- oder Außenbereich. Wie macht man das am besten? Schauen wir uns die Wissenschaft an und finden wir es heraus!
Die Wissenschaft des Wäschetrocknens
Wenn Sie ein wenig von der Wissenschaft hinter dem Trocknen Ihrer Kleidung verstehen, werden Sie feststellen, dass Sie Ihre Wäsche viel schneller und wirtschaftlicher waschen können. Was genau ist also daran beteiligt, nasse Kleidung wieder in trockene zu verwandeln? Mit einem Wort, Verdunstung: das flüssige Wasser in Ihrer Kleidung in einen Dampf (Gas) umwandeln – und dann loswerden.
Wie viel Wasser ist in nasser Kleidung?
Wasser ist der vielseitigste Reiniger der Welt, aber es ist erstaunlich, wie viel davon Sie verschwenden können, wenn Sie die Wäsche waschen. Auf seiner kürzesten und einfachsten Einstellung, mit nur einer halben Waschladung, verbraucht meine alte Wäschewaschmaschine etwa 20 Liter Wasser; mit mehreren Spülungen werden viele Maschinen leicht doppelt so viel verbrauchen.
Das meiste Wasser wird mit hoher Geschwindigkeit ausgeschleudert (denken Sie an die Zentrifuge) und dann abgelassen, aber selbst die effizientesten Maschinen lassen eine beträchtliche Menge an Nässe in Ihrer Kleidung zurück. Während er ein ausgezeichnetes Buch darüber schrieb, wie man Energie effizienter nutzen kann, wog der Physiker David MacKay seine Wäsche und entdeckte, dass eine typische 4kg (8.8lb) schwere Ladung trockene Wäsche auch nach dem kräftigen Drehen in einer modernen Maschine 2.2kg (mehr dazu in seiner Diskussion über Heizung und Kühlung zu Hause) auftauchte. So ist der Preis, den Sie für saubere Kleidung zahlen, nasse Kleidung, die mindestens 50 Prozent schwerer ist, als sie waren, als Sie sie in die Maschine luden.
Bevor Sie diese Kleidung tragen oder sicher in Ihrem Schrank verstauen können, müssen Sie das Wasser loswerden. Die tägliche Arbeit mit dem Trocknen von Kleidung ist also ein eher wissenschaftliches Problem: Wie können wir mindestens 2 kg Wasser so schnell und effizient wie möglich entsorgen? Wenn man bedenkt, dass 1 kg Wasser etwa 1 Liter beträgt, kann man sich das Problem sehr anschaulich vorstellen: Für jede Ladung Nasswäsche muss man das Äquivalent von mindestens zwei vollen Liter Wasserflaschen (etwas mehr als vier Liter) buchstäblich in Luft auflösen. Das ist eigentlich ein ziemlich großer Auftrag – und es ist wahrscheinlich etwas mehr Wasser, als Sie sich vorstellen können. Trocknen Sie Ihre Kleidung in Ihrem Haus (ohne elektrischen Trockner) und was Sie tun, ist etwa einen viertel Eimer Wasser in extrem langsamer Bewegung in die Luft zu werfen. Denken Sie daran, wenn Sie das nächste Mal Ihre nassen Socken zum Trocknen an den Heizkörper hängen. Würdest du wirklich einen viertel Eimer Wasser da reinschleudern wollen?
Wie können Sie das Wasser aus Ihrer Kleidung entfernen?
Der einfachste Weg, flüssiges Wasser loszuwerden, ist, es in einen Dampf umzuwandeln (allgemein gesprochen, d.h. ein aus einer Flüssigkeit erzeugtes Gas) – und der einfachste Weg, dies zu tun, ist, es aufzuheizen. Die Moleküle in einer Flüssigkeit sind enger und fester miteinander verbunden, bewegen sich langsamer und haben weniger Energie als die Moleküle in einem Gas. (Diese Idee ist Teil der kinetischen Theorie der Materie – eine Art zu verstehen, wie sich Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase verhalten, indem man an die Moleküle in ihnen denkt, die sich in ständiger Bewegung bewegen. Wenn Sie eine Flüssigkeit in ein Gas umwandeln wollen, müssen Sie einiges an Energie einbringen, damit die Flüssigkeitsmoleküle auseinanderbrechen, aus der Masse der Flüssigkeit austreten und einen Dampf darüber bilden können. Das Einbringen von Wärme in eine Flüssigkeit ist ein einfacher Weg, dies zu erreichen. Erwärmen Sie eine Flüssigkeit und Sie machen die Moleküle im Durchschnitt energiereicher, damit sie mehr Chancen haben zu entkommen. Erwärmen Sie es genug und alle Moleküle werden schließlich verdampfen – in der Theorie, zumindest ohne Flüssigkeit. Eine Möglichkeit, nasse Kleidung zu trocknen, besteht also darin, sie zu erhitzen, das darin enthaltene Wasser in Dampf umzuwandeln und dann den Dampf zu entziehen, so dass trockene Kleidung zurückbleibt. So funktioniert ein Wäschetrockner, wie wir gleich feststellen werden.
Flüssigkeiten in Gase zu verwandeln, klingt wie das Zeug aus Chemielabors, aber es ist genau die Art von Wissenschaft, mit der wir uns alle täglich beschäftigen. Wann immer Sie einen Kessel kochen, wandeln Sie kaltes flüssiges Wasser in heißes kochendes Wasser um und – sofern Sie den Kessel nicht sofort ausschalten – eine erstaunliche Menge an heißem Wasserdampf, allgemein bekannt als Dampf. Bedenken Sie, dass Dampf bei einer Temperatur von 100°C etwa 1500 mal so viel Platz einnimmt wie flüssiges Wasser und Sie werden verstehen, warum das Trocknen (oder Kochen) von Kleidung sehr schnell eine enorme Menge an heißer, feuchter Luft (mit Wasser gesättigt) erzeugen kann.
Die Erzeugung von Dampf aus Wasser erfordert eine große Menge an Energie, die als latente Verdampfungswärme bekannt ist (mehr dazu lesen Sie in unserem Artikel über Materiezustände). Wie viel Energie genau? Angenommen, die nasse Wäsche aus Ihrer Waschmaschine enthält 2 kg Wasser bei 15°C (59°F). Um dieses Wasser loszuwerden, verwenden Sie einen elektrischen Wäschetrockner, der das Wasser zuerst von 15°C auf 100°C erhitzt, dabei etwa 700kJ Energie verbraucht und es dann in 2 kg Dampf bei der gleichen Temperatur umwandelt, weitere 4500kJ Energie verbraucht und insgesamt etwa 5200kJ (1,4 Kilowattstunden) Energie erzeugt. Das ist in etwa so viel, wie eine Energiesparlampe 6 Tage und Nächte lang kontinuierlich zu betreiben. Elektrische Trockner sind teuer im Betrieb, nicht so sehr, weil sie ineffizient sind, sondern wegen der grundlegenden Physik: Es braucht viel Energie, um kaltes Wasser in heißen Dampf zu verwandeln – daran führt kein Weg vorbei. (In Wirklichkeit ist die Energie, die du benötigst, ziemlich viel mehr, als ich hier geschätzt habe, weil du sowohl die Kleidung als auch das Wasser erwärmst, sie ständig in einer Trommel drehst und die Energie auf verschiedene Arten verlierst).
Wohin fließt das Wasser?
Wenn Pflanzen sprechen könnten, würden sie Ihnen sagen, dass Sie Wasser nicht bis zum Siedepunkt erhitzen müssen, damit es verdunstet. Eine Pflanze kann bei relativ niedrigen Temperaturen flüssiges Wasser in Wasserdampf umwandeln. Wenn der Wind beispielsweise an Bäumen vorbei weht, verdunstet Wasser aus den Blättern und verwandelt sich in kalten Wasserdampf, der sich in der Luft verteilt. Je mehr der Wind weht, desto mehr Wasserpflanzen verlieren durch diesen Prozess, der als Transpiration bezeichnet wird, und desto mehr muss man sie bewässern.
Auch das Gegenteil ist der Fall. Wenn die Luft ruhig ist, kann sich feuchte Luft in der Nähe des Bodens um die Pflanzen ansammeln und die Menge an Wasser, die sie verlieren, reduzieren. Im Großen und Ganzen bedeutet das Vorbeiblasen von Luft an nassen Dingen, dass das Wasser aus ihnen schneller verdunstet und sie dabei abkühlt. Und das ist eine sehr nützliche Sache zu wissen, wenn es darum geht, Ihre Kleidung zu trocknen. Wenn man will, dass sie richtig trocknen, muss das darin enthaltene Wasser nicht nur in einen Dampf umgewandelt werden, es muss auch vollständig aus der Luft entfernt werden. Wenn Wasserdampf in der Nähe Ihrer Kleidung bleibt, verhindert er nicht nur, dass mehr flüssiges Wasser austritt, sondern einige der Moleküle im Dampf werden auch wieder in Ihre Kleidung eindringen und sich wieder in Flüssigkeit verwandeln und sie wieder benetzen! Deshalb ist es Zeitverschwendung, die Kleidung an feuchten Tagen (wenn es kürzlich geregnet hat, oder wenn es wenig Wolken oder Nebel gibt) draußen aufzuhängen: Selbst wenn es warm ist, wird die hohe Luftfeuchtigkeit es schwierig machen, Wasser aus der Kleidung zu verdunsten, und es ist sehr unwahrscheinlich, dass sie trocknet. Sie können sogar Feuchtigkeit aufnehmen und nasser werden!