Das Eintauchen eines Balls in flüssigen Stickstoff (LN₂, −196 °C / 77 K) induziert dramatische, reversible (wenn nicht zersplitterte) physikalische Veränderungen.
Schlüsselphänomene
- Thermische Kontraktion: Volumen verringert sich gemäß dem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Polymere kontrahieren mehr als Metalle; Elastomere werden glasartig.
- Glasübergang (Tg): Gummi/elastische Polymere wechseln von gummiartig (über Tg) zu glasartig/spröde (unter Tg). Tg für typischen Gummi ~−60 °C bis −70 °C – deutlich über LN₂-Temperatur.
- Elastizitätsverlust: Entropische Elastizität verschwindet; Material kann Verformungsenergie nicht speichern/freisetzen → kein Abprallen.
- Spröder Bruch: Aufprallspannung übersteicht Bruchzähigkeit → katastrophales Zersplittern (charakteristisches „Ping“ und Fragmente).
- Dichteerhöhung: Masse konstant, Volumen verringert sich → Dichte steigt leicht.
- Elektrische Leitfähigkeit (Metalle): Verringert sich mit Kühlung (reduzierte Phononstreuung); Supraleiter wechseln bei Tc zu null Widerstand.
- Farbe/Transparenzänderungen: Einige Polymere werden transluzent; Metalle können Frost-induzierte Oberflächenstreuung zeigen.
Materialabhängigkeit
- Gummiball: Zerspringt wie Glas.
- Tennisball (Filz + Gummi-Kern): Filz zerspringt; Kern fragmentiert.
- Metallball (Stahl): Kontrahiert, wird härter/fester, klingt beim Aufprall – zerspringt nicht (duktil bei 77 K).
- Kunststoff (PVC, Acryl): Zerspringt.
Sicherheit: LN₂ verursacht schwere Kälteverbrennungen; Kryo-Handschuhe, Gesichtsschutz, Belüftung verwenden. Nie in geschlossenen Behältern versiegeln – Druckexplosionsrisiko.
