Bénard-Experiment
Beim Bénard-Experiment wird eine Flüssigkeitsschicht von der Unterseite erhitzt, während die Oberseite auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird. Es wurde nach Henri Bénard benannt, der es 1900 in seiner Dissertation erstmals ausführlich beschrieb.
Die Flüssigkeit wird mit zunehmendem Temperaturunterschied zwischen Ober- und Unterseite der Flüssigkeitsschicht immer instabiler, und bei Überschreiten eines kritischen Wertes, der mit der Wärmeleitfähigkeit und der Viskosität der Flüssigkeit korreliert, gerät die Flüssigkeit in Bewegung, es bilden sich wabenförmige Konvektionszellen bzw. Konvektionsrollen, also bestimmte periodische Bewegungen aus. Verursacht werden diese dadurch, dass sich die Flüssigkeit an der warmen Unterseite ausdehnt, sich dadurch ihre Dichte verringert und aufgrund der Schwerkraft der Erde nach oben gedrängt wird, die kältere, dichtere Flüssigkeit im oberen Bereich jedoch nach unten.
Mit einer zunehmenden Erhöhung der Temperatur der Unterseite setzen Periodenverdopplungen ein, das System gelangt auf der Feigenbaum-Route ins Chaos. Zur Durchführung des Experiments eignen sich Flüssigkeiten mit einer hohen Viskosität, z. B. Gele oder Wasser, es wurde aber auch schon mit flüssigem, tiefgekühltem Helium durchgeführt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit muss positiv sein.
Teilweise wird das Bénard-Experiment in der Literatur auch als Rayleigh-Benard-Experiment beschrieben,
das Temperatur- und Strömungsgeschwindigkeitsfeld dieses Experiments muss den drei Gleichungen: Navier-Stokes-Gleichung, Wärmeleitungsgleichung und Kontinuitätsgleichung (Erhaltungssatz der Masse) genügen.