Achtung, Baustelle!
Dieser Artikel soll eine Abhandlung über die grundlegende Physik von Cocktails werden. Für die Theorie versuche ich, mich an mein Physikstudium zu erinnern. Für den experimentellen Teil werde ich erst einmal hauptsächlich die „Cooking Issues“ Versuche von Dave Arnold referenzieren.
Aktuell ist der Artikel noch sehr work-in-progress. Über Ergänzungen, Tipps, Kritik oder Lob freue ich mich aber jetzt schon.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. FAQ
3. Theoretische Grundlagen
3.1 Wärmeleitfähigkeit
3.2 Wärmekapazität
3.3 Latente Wärme beim Phasenübergang Eis <> Wasser
3.4 Enthalpie, Entropie und Gleichgewichtstemperatur einer Cocktail-Eis-Mischung
3.5 Theorie: Aktives Kühlen eines Drinks
3.6 Theorie: Passives Kühlen eines Drinks
4. Experimentelles
4.1 Schütteln oder Rühren?
4.2 Rühren: Einfluss der Eisgröße
4.3 Einflussgrößen beim Schütteln
4.4 Cocktail auf Eis - Einfluss der Eisgröße
1. Einleitung
2. FAQ
Für den eiligen Leser: (Relativ) kurze Antworten auf häufig gestellte Fragen, mit Verweis auf die Langfassung im Hauptteil.
-
Soll ich meinen Drink lieber rühren oder shaken?
Kommt darauf an.
Temperaturtechnisch führt shaken zu einer tieferen Temperatur des Drinks als rühren, bei erhöhter Verwässerung. Wenn eine Komtrolle über die Temperatur des Drinks gewünscht ist, lieber rühren. Grobe Faustregel: Drinks mit Zitrussaft werden geshakt, saftlose Drinks gerührt. Oft ist hier eher die gewünschte Textur des Drinks entscheidend… -
Führt die Verwendung von großen Eiswüfeln / Eiskugeln zu einer geringeren Verwässerung des fertigen Drinks im Glas?
Ja. Eine detaillierte Analyse findet sich hier: 3.6 Theorie: Passives Kühlen eines Drinks -
Führt die Verwendung von klarem Eis zu einer geringeren Verwässerung des fertigen Drinks im Glas?
Eher nicht, es sieht nur sehr hübsch aus. Die Unterschiede im Schmelzverhalten sind unerheblich gegenüber anderen Einflussgrößen.
3. Theoretische Grundlagen
| Stoff | Wärmekapazität c | Wärmeleitfähigkeit λ | Dichte ρ | Quelle |
|---|---|---|---|---|
| [kJ / (kg K)] | [W / (m K)] | (g / cm³) | ||
| Wasser (0°C) | 4.2 | 0.57 | 1,00 | |
| Eis (0°C) | 2.1 | 2.2 | ||
| wässrige Ethanol-Lösung (20% Masse, 20°C) | 0,97 | Internetchemie | ||
| wässrige Ethanol-Lösung (40% Masse, 20°C) | 0,94 | Internetchemie | ||
| Ethanol (20°C) | 2.4 | 0.18 | 0,79 | |
| Zuckersirup 2:1 (20°C) | 2.4 | 0.38 | 1,33 | [Mohos 2016] |
| Glas | 0.8 | ~1 | ||
| (Edel)stahl | 0.45 | 20 - 40 |
Die Schmelzwärme von Eis (Wasser) beträgt 333,5 kJ/kg.
3.1 Waermeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit (Formelzeichen λ) gibt die Fähigkeit eines Stoffes an, Wärme zu leiten. 
Zur Verdeutlichung kann man sich ein Trinkgefäß mit einem kalten Cocktail darin in der warmen Hand vorstellen. Je größer die Wärmeleitfähigkeit des Bechermaterials, desto größer ist der Wärmestrom, der durch die Wand des Bechers fließt - und desto schneller wird der kalte Cocktail durch die Hand erwärmt.
In einem Cocktailglas (λ ~1) bleibt der Drink also länger kalt als in einem Becher aus Edelstahl (λ > 20) mit gleicher Wanddicke.
3.2 Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität (Formelzeichen c) beschreibt, welche Menge an Wärmeenergie einem Körper zugeführt werden muss, um ihn um ein Grad Kelvin (entspricht einem Grad Celsius) zu erwärmen. Sie gibt im Umkehrschluss auch Aufschluss darüber, wie gut ein Material sich zum Speichern von Wärmeenergie eignet.
Wasser besitzt mit einer Wärmekapazität von 4.2 kJ/(kg K) eine vergleichbar hohe Wärmekapazität
3.3 Latente Wärme beim Phasenübergang Eis <> Wasser
3.4 Enthalpie, Entropie und Gleichgewichtstemperatur einer Cocktail-Eis-Mischung
3.5 Theorie: Aktives Kühlen eines Drinks
3.6 Theorie: Passives Kühlen eines Drinks
4. Experimentelles
4.1 Schütteln oder Rühren?
4.2 Rühren: Einfluss der Eisgröße
4.3 Einflussgrößen beim Schütteln
4.4 Cocktail auf Eis - Einfluss der Eisgröße
Versuchsaufbau, von oben nach unten:
1. Tumbler mit Eis, 2. Gefüllt, Startzustand, 3. Gefüllt nach 1h, 4. Entleert
| Probe | Form | Größe | Oberfläche, ca (cm²) | Schmelzwasser (g) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1x Würfel | 4.6 cm Kantenlänge | 127 | 45 |
| 2 | 2x Kugel | 4.5 cm Durchmesser | 127 | 46 |
| 3 | 3x Würfel | 3.2 cm Kantenlänge | 184 | 49 |
| 4 | 3x Splitter | 2.5 x 4 x 3.3 cm | 189 | 48 |
| 5 | 7x Halbmond | B 6 cm, H 2.2 cm, T 1.6 cm | 291 | 51 |
| 6 | 50x Crushed | ca. 1.25 cm Kantenlänge | 375 | 54 |
Auftragung von Schmelzwassermenge gegen die Eisoberfläche zum Versuchsstart. Die lineare Anpassung soll nur zur Orientierung dienen, der tatsächliche Zusammenhang ist sicher nicht linear.