Ein Hühnerei kennt jeder: als Rührei, Spiegelei, mehr oder weniger hartgekocht – und in diesen Tagen bunt bemalt im Osternest. Aber Eier sind nicht nur aus kulinarischer oder kultureller Sicht interessant, sie haben noch eine Menge mehr in und unter der dünnen, etwa 0,2 bis 0,4 Millimeter dicken Schale. Die ist – wenn man’s nicht so macht wie Kolumbus – ziemlich widerstandsfähig und kann in einer Faust kaum zerquetscht werden. Diese und andere physikalische Ei-Eigenschaften erklärt Dr. Thomas Eimüller, Professor für Physik an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Kempten.
Das Ei im Wasser oder: So erkennt man frische Eier
Wer schon mal Eier gekocht hat, weiß, dass die Eier in der Regel auf dem Boden des Topfes liegen. Logisch, denn ein Ei ist mit seinen etwa 65 Gramm schwerer als das von ihm verdrängte Wasser. Allerdings nur, solange das Ei frisch ist. Denn mit der Zeit verdunstet Feuchtigkeit durch die poröse Kalkschale, die Luftblase im Inneren des Eis (am dicken Ende) wird größer. Dr. Eimüller: 'Je älter also so ein Ei ist, desto größer ist die Luftblase und umso geringer ist bei gleichem Volumen seine Masse'. Ein nicht mehr ganz taufrisches, aber noch genießbares Ei richtet sich mit der stumpfen Spitze auf, verliert aber die Bodenhaftung nicht. Ein echt 'faules Ei' schwimmt im Topf oder taucht gleich richtig auf. So ein Ei keinesfalls essen, gleich wegschmeißen!
Salz im Wasser lässt auch frische Eier schweben
Auch einem frischen Ei kann man so viel Auftrieb geben, dass es zu schweben beginnt. 'Salz im Wasser erhöht die Dichte. Wird das verdrängte Salzwasser schwerer als das Ei, steigt dieses auf', erklärt Eimüller. Für Kinder sei das ein spannendes Experiment, das mit Ei, Salz, Wasser und einem Glas einfach vorzubereiten und durchzuführen sei.
Das rotierende Ei oder: Gekocht dreht es sich besser
Ein gekochtes Ei dreht sich besser als ein rohes. Ein Trick, der jeder Hausfrau geläufig ist.
Aber woran liegt’s? 'Am Aufbau des Eis', weiß der Professor: 'Schale und Inneres sind nicht starr verbunden, der Dotter ist an zwei Fäden aufgehängt.' Wird nun ein rohes Ei in Drehung versetzt, rotiert nur die Schale, das flüssige Innere bleibt zunächst in Ruhe. Die Reibung zwischen Schale und Eiklar bremst die Hülle. Sie sorgt aber auch dafür, dass sich eine schalennahe Schicht mitbewegt. Diese Bewegung pflanzt sich Schicht für Schicht fort, bis endlich das gesamte Ei langsam um die Drehachse 'eiert'. Bei einem gekochten Ei ist das Eiweiß geronnen, die nun harten Bestandteile des Eis haben eine gute Verbindung untereinander, entsprechend besser rotiert so ein Ei auch.
'Roh' rotiert nach kurzem Stopp weiter
Wird ein drehendes Ei kurz mit einem Finger angehalten, reagiert 'roh' anders als 'gekocht'. Ein gekochtes Ei bleibt stehen, ein rohes Ei setzt sich wieder in Bewegung, wenn auch langsamer. Der Grund: Beim gekochten Ei sind alle Moleküle zusammengebacken, der Druck des Fingers wirkt aufs ganze Ei. Beim rohen Ei wirkt die kurz ausgeübte Kraft nur auf die Schale, das flüssige Innere bleibt in Bewegung. Folge: Sobald der Finger weg ist, sorgt die Reibung zwischen rotierendem Inneren und Schale dafür, dass sich das Ei erneut dreht.
Ei, Ei, Ei: So eine Schale ist ganz schön stabil!
Schon mal versucht, ein Ei in der Faust zu zerquetschen? Gar nicht so einfach! Dem Schreiber dieser Zeilen ist es gelungen, aber dafür waren reichlich Ächzen und Quetschen notwendig, von der Menge an Papiertüchern nach dem geglückten Experiment gar nicht zu reden. Wie kommt es, dass ein Ei so stabil ist? 'Das liegt an drei Faktoren', erklärt Eimüller. 'Erstens ist Kalk, wie er sich auch in Muscheln oder Korallen findet, ein hartes Material. Zweitens bildet der Kalk in der Schale Stäbchen, die aneinanderliegen und sich stabilisieren. Das muss man sich vorstellen wie bei Wattestäbchen: Eines allein lässt sich leicht biegen, mehrere zusammen kaum noch. Der wichtigste Faktor ist jedoch die Form des Eis!' Das Ei hat im Querschnitt eine Bogenform, die in etwa der einer Kettenlinie entspricht.
Kettenlinien sieht man im Alltag bei Stromkabeln oder Halsketten. Dreht man nun so eine Linie um, ergibt sich ein Bogen, der seine Gewichtskräfte gleichmäßig längs der Bogenlinie verteilt. Durch Druck von außen lässt sich zudem das flüssige Innere eines Eis nicht komprimieren. Der Druck verteilt sich gleichmäßig und erzeugt einen ebenso gleichmäßigen Gegendruck von innen nach außen.
Gemeinsam stark: Vier Eier tragen einen Menschen
Während der eine oder andere Zeitgenosse schon überfordert ist, ein Ei sicher zu halten, tragen vier Eier das Gewicht eines Menschen. Für dieses Experiment hat Eimüller vier frische, rohe Eier in mit Mehl ausgekleidete Kunstharzschalen gesteckt und eine Holzplatte drübergelegt. 'Kunstharz haben wir deswegen verwendet, damit die Eier nicht umkippen und eine größere Auflagefläche haben, also keine Punktlast entsteht'.
Auf den Punkt belastet hält ein Ei bis zu sieben Kilo aus, aber sobald der Druck auf der Oberfläche des Eis verteilt ist, 25 Kilogramm und mehr. Darum zögert Eimüller auch nicht, sich mit seinen 72 Kilo auf die Platte zu stellen.
Der Professor balanciert, die Eier halten und der Zuschauer ist gebührend beeindruckt. Das Angebot, es doch selbst einmal zu probieren, lehnt der Autor nach kurzer Rechnung aber vorsichtshalber ab: 25 Kilo mal 4 sind 100 Kilo, also nicht wirklich genug, um 'Eier-Matsch' definitiv auszuschließen. Vielleicht nächstes Jahr
Kolumbus hätte auch anders gekonnt
Die Geschichte vom 'Ei des Kolumbus' kennt wohl ein jeder. Wenn nicht, so lässt sich diese Bildungslücke rasch durch Google und Co. schließen, darum also an dieser Stelle kein Ausflug in die Historie. Freilich hätte der große Genueser auch anders gekonnt, also das Ei aufstellen, ohne dass dabei die Hülle zu Bruch geht. Eimüller: 'Das Ei kräftig schütteln. So geht der Dotter kaputt und sackt nach unten. Dadurch verlagert sich der Schwerpunkt, das Ei wird – gerade auf etwas rauen, unebenen Flächen – stabiler und fällt nicht mehr so leicht um'. Die Frage ist nur, ob Kolumbus mit dieser Methode auch so viel Eindruck bei seinen Kritikern gemacht hätte.