s

Welche unbändige Kraft die Natur entfesseln kann, das erfahren wir nicht nur bei Katastrophen wie Erdbeben und Vulkanausbrüchen. Es gibt auch Orte, an denen man diese Kräfte ganz ungefährlich besichtigen kann. Der Rheinfall von Schaffhausen an der Grenze zwischen der Schweiz und Deutschland ist so ein Ort.
Ein Leonardo-Hörer aus Uster denkt bei Wasserfällen über deren Energie nach: Wohin geht eigentlich deren Leistung? Wird sie in Wärme umgewandelt? Ist das Wasser unterhalb des Rheinfalls wärmer als oberhalb? Wir stürzen uns wie die Wassermassen in diese Kleine Anfrage.

Wasser erwärmt sich immer, wenn es fließt: Allein dadurch, dass sich die Wassermoleküle aneinander reiben. Dabei ist es egal, ob ein Strom gemächlich einem geringen Gefälle folgt, oder über die steilen Stufen eines Wasserfalls stürzt. Allein dadurch, dass sich die Wassermoleküle aneinander reiben, wird es wärmer.

Reibungswärme

Wenn die Wassermassen des Hochrheins über die Felsstufen bei Schaffhausen  in die Tiefe stürzen, werden im Durchschnitt etwa zehn Megawatt Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. Die Wärmemenge, die dabei eingetragen wird, ist so groß, als wären auf jedem Quadratmeter des Wasserfalls fünf elektrische Kochplatten voll aufgedreht. Aber von dieser Wärmemenge ist nichts zu spüren, weil sehr große Wassermassen in sehr kurzer Zeit den Rheinfall hinabstürzen. Der Temperaturunterschied vor und nach dem Rheinfall ist sehr gering. Er beträgt fünf hundertstel Grad.

Fallhöhe entscheidet

Das kann man durchaus nachrechnen. Schließlich gilt: 1 Wattsekunde = 1 Newtonmeter = 1 Joule sowie 4,184 Joule = 1 Kalorie. Und eine Kalorie ist jene Wärmemenge, mit der man ein Milliliter Wasser um ein Grad erwärmen kann. Wenn man mit Einheiten und Zehnerpotenzen spielt, kommt man irgendwann zu dem Ergebnis, dass man gar nicht wissen muss, wie viel Wasser den Rhein runter fließt. Der Wärmeunterschied hängt ausschließlich von der Höhendifferenz ab, beim Rheinfall sind das etwa 20 Meter. Und damit wird das Wasser etwa fünf Hundertstel Grad wärmer.

Sonneneinstrahlung klein

Durch die Sonne wird das Rheinwasser vergleichsweise wenig erwärmt. An einem sonnigen Tag ist die Sonnenstrahlung am Mittag etwa also ein Kilowatt pro Quadratmeter. Das ist also etwa zehnmal weniger als das, was am Rheinfall durch die Reibung an Wärme eingetragen wird.

Manuskript