Physik der Wiesn Was passiert mit dem Schaum im Masskrug?

Frischgezapft steht der Schaum noch - sieht hübsch aus, ist aber eine ambivalente Sache.

(Foto: dpa)

Es ist eine ambivalente Sache: Biertrinker mögen ihn, weil er das Getränk frischhält - kommt aber ein Krug voller Schaum daher, ist das teure Luft. Und wenn's um den Zerfall geht, debattieren sogar Physiker.

Von Anna Hoben

Die Schaum-Sheriffs vom Münchner Verein gegen betrügerisches Einschenken machen es bei ihren Kontrollen ganz einfach so: Sie lassen dem Bierschaum eine Minute Zeit, sich zu setzen, anschließend messen sie den Flüssigkeitsstand des Bieres. Das ist die festgeschriebene Vorgehensweise für die ehrenamtlichen Prüfer des bereits 1899 erstmals gegründeten und vor einem knappen halben Jahrhundert wiederbelebten Vereins. Wenn das Bier schon immer teurer wird, dann soll es wenigstens ordentlich eingeschenkt sein.

Der Schaum spielt dabei eine ambivalente Rolle: Biertrinker mögen ihn schon; er verhindert, dass CO₂ zu schnell entweichen kann, er hält das Getränk frisch. Wird dem Gast aber ein Glas voll mit Schaum hingestellt, bezahlt er für Bier, das er gar nicht bekommt. Oder wie es Physikprofessorin Heike Theyßen von der Universität Duisburg-Essen ausdrückt: "Man kann im Schaum eine ganze Menge Luft ausliefern."

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Dabei ist die weiße Krönung oben auf dem Getränk eine durchaus interessante Sache. Man muss gar nicht zu tief ins Glas geschaut haben, sondern nur ein bisschen Neugier mitbringen, um zu beobachten, wie der Schaum in sich zusammenfällt - ein "komplexer Vorgang, mit dem sich die industrielle Forschung und Brauereien schon intensiv befasst haben", wie es in dem Artikel "Bierschaumzerfall - Modelle und Realität im Vergleich" von Thomas Wilhelm und Wolfgang Ossau heißt.

Schaum ist eine feine Verteilung eines Gases in einer Flüssigkeit, die in der Chemie als Dispersion bezeichnet wird. Flüssiger Schaum besteht aus gasförmigen Bläschen, die von flüssigen Wänden eingeschlossen sind. Seine Bildung hängt von vielen Faktoren ab: der Temperatur des Bieres und jener des Gefäßes, dem Alter des Bieres, der Wartezeit nach dem Öffnen der Flasche, dem Luftdruck. Beim Zerfall komme es auch auf die Form des Gefäßes und Verunreinigungen an der Glaswand an, schreiben Wilhelm und Ossau.

Drei Vorgänge spielen beim Zerfall eine Rolle, sie finden alle gleichzeitig statt. Aufgrund der Schwerkraft fließt die Flüssigkeit, die die CO₂-Bläschen umgibt, nach unten; deren Wände werden immer dünner, bis sie zerplatzen. Kohlendioxid diffundiert von kleineren in größere Blasen, weil in den kleineren Blasen größerer Druck herrscht. Dadurch verkleinern sich die kleinen Blasen, bis sie kein CO₂ mehr enthalten und verschwinden. Die entstehenden großen Blasen können wegen eines zu großen Gasvolumens platzen und verschwinden ebenso. Und drittens findet am oberen Schaum-Ende noch Verdunstung statt. Dieser Effekt ist im Vergleich zu den anderen beiden vernachlässigbar.

Und mit welchem physikalischen Modell, welcher Funktion kann man den Bierschaumzerfall nun am besten beschreiben? Darüber diskutieren Physiker in diversen Beiträgen zur Didaktik ihres Fachs. Der Münchner Physiker Arnd Leike hat für seine Untersuchungen im Jahr 2002 sogar den Ig-Nobelpreis erhalten, eine satirische Auszeichnung der Harvard-Universität, die wissenschaftliche Leistungen ehren soll, die Menschen erst zum Lachen, dann zum Nachdenken bringen - und irgendwie auch ein bisschen unsinnig sind.

In seiner Arbeit zeigte Leike, dass der Bierschaum den Gesetzen des exponentiellen Zerfalls unterliegt - analog zum radioaktiven Zerfall. Physiklehrer bringen diesen Vergleich seit jeher gern, Schüler mögen vor allem das dazugehörige Experiment mit dem Bierschaum.

Leike füllte seine Messzylinder so, dass eine Schaumhöhe von bis zu 17 Zentimetern entstand. Die Messung wiederholte er mehrmals und mit verschiedenen Biersorten, unter anderem Erdinger Weißbier und Augustiner. Nach fünf Minuten waren beim Weißbier noch etwa sechs Zentimeter, beim Hellen nur noch ein guter Zentimeter Schaum vorhanden. Seine Messwerte packte er in die Funktion in der Grafik, wobei h₀ die Schaumhöhe zu Beginn der Messung und die mit dem griechischen Buchstaben Tau bezeichnete Größe eine für die Biersorte charakteristische Konstante ist. Die sogenannten Fehlerbalken, die Abweichungen zeigen, sind beim Weißbier kleiner, weil Leike damit mehr Messungen durchgeführt hat - es ist sein Lieblingsbier.

Die Exponentialfunktion passe schon "relativ gut", erklärt die Physikprofessorin Heike Theyßen auf Nachfrage, "aber eben nur, wenn man nicht zu genau hinsieht." Ganz überzeugt ist sie nicht von Leikes Kurven. Die Passung der berechneten Ausgleichskurven lasse in vielen Bereichen zu wünschen übrig. Leike nehme als einzige Alternative einen linearen Abfall an; andere nichtlineare Funktionen teste er gar nicht erst. In ihrem Artikel "Mythos Bierschaumzerfall", 2009 in einer Physik-Didaktik-Zeitschrift erschienen, schlägt sie stattdessen eine hyperbolische Funktion vor. So erhalte man "eine mindestens ebenso gute Passung wie Leike".

Bierschaumzerfall ist also eine spannende Sache. Ob die weiße Krone sich linear, exponentiell, hyperbolisch oder, wie Wilhelm und Ossau vorschlagen, biexponentiell abbaut, ist den meisten Wiesngängern allerdings vermutlich dennoch relativ egal. Hypothese: Der Grad der Egalheit steigt auf dem Oktoberfest mit jeder Mass exponentiell. Hauptsache, das Bier ist gut eingeschenkt.

Alle Folgen der Serie: sz.de/wiesnphysik

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