Wasser kann kälter als Eis sein und trotzdem flüssig bleiben? Das ist super cool!
Links zum australischen Lehrplan
- Naturwissenschaften > Chemische Wissenschaften > Jahr 3 > ACSSU046
- Naturwissenschaften > Chemische Wissenschaften > Jahr 5 > ACSSU077
Du brauchst
- 20 mL Wasser in Flaschen
- sauber, trockenen Plastikbecher mit glatter Oberfläche
- Schale mit flachem Boden
- Eiswürfel
- 4 Esslöffel Salz
- sauberes, trockenes Thermometer.
Versuch dies
- Gieß das Wasser in die Tasse und stelle die Tasse in die Schüssel.
- Fülle die Schüssel mit Eiswürfeln. Achte darauf, dass kein Eis in die Tasse mit Wasser fällt und dass der Stand der Eiswürfel in der Schüssel höher ist als der Stand des Wassers in der Tasse.
- Streue zwei Esslöffel Salz gleichmäßig über die Eiswürfel. Achte darauf, dass kein Salz in den Becher gelangt.
- Stelle das Thermometer in den Becher mit Wasser.
- Lasse den Becher mit Wasser abkühlen. Achte für den Rest des Experiments darauf, dass du die Tasse mit dem Wasser nicht anstößt, während sie abkühlt.
- Nach 10 Minuten gibst du vorsichtig mehr Eis in die Schüssel, wie in Schritt 3 beschrieben.
- Wiederhole Schritt 4.
- Lasse die Tasse mit dem Wasser weitere 10 Minuten abkühlen oder bis die Temperatur des Wassers unter 0°C liegt.
- Wenn das Wasser unter 0°C ist, nimm das Thermometer vorsichtig heraus.
- Tropfe ein Stück Eis in den Becher mit Wasser und beobachte, was mit dem Becher mit Wasser passiert.
Weitere Untersuchungen
Versuche, das Wasser auf verschiedene Weise zum Gefrieren zu bringen, z.B. indem du auf den Becher schlägst oder verschiedene Gegenstände in das Wasser fallen lässt.
Was passiert, wenn du versuchst, das unterkühlte Wasser auf einen Eiswürfel zu gießen?
Versuch, verschiedene Arten von Flüssigkeiten unterzukühlen, z. B. Limonade oder Regenwasser. Welche Flüssigkeiten lassen sich leichter unterkühlen?
Was passiert?
Durch langsames Abkühlen bleibt das Wasser unter seinem Gefrierpunkt flüssig. Dies wird als „Unterkühlung“ bezeichnet. Wenn man das Eis in das Wasser fallen lässt, gefriert das Wasser plötzlich und wird zu Eis. Dies geschieht, weil der Eiswürfel dem unterkühlten Wasser erlaubt, neue Eiskristalle zu bilden.
Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei 0°C. Das bedeutet, dass Wasser normalerweise von einer Flüssigkeit zu einem Feststoff wird, wenn es auf 0°C abgekühlt wird. Wenn das Wasser jedoch rein genug ist und langsam genug abgekühlt wird, kann es flüssig bleiben, auch wenn es kälter als 0 °C ist. Unterkühltes Wasser verwandelt sich bei der Abkühlung nicht in Eis, weil es zu rein ist, um Eiskristalle zu bilden. Damit sich Eiskristalle bilden können, brauchen sie etwas, an dem sie wachsen können. Eiskristalle können auf Staubkörnern, Verunreinigungen im Wasser oder auf dem Eis selbst wachsen.
Bei dieser Aktivität ist das Wasser in der Flasche rein; es enthält weder Staub noch Verunreinigungen. Da die Oberfläche des Bechers glatt ist, enthält er keine Unebenheiten, an denen sich Kristalle bilden können. Daher kann das Wasser unterkühlt werden. Wenn man jedoch einen Eiswürfel hinzufügt, lässt der Eiswürfel neue Eiskristalle wachsen und bewirkt, dass das Wasser fast augenblicklich zu Eis wird.
Real world links
Einige Wolken bestehen aus Tröpfchen von unterkühltem Wasser. Altocumuluswolken zum Beispiel bestehen meist aus Wassertröpfchen mit einer Temperatur von etwa -10°C. Diese unterkühlten Wassertröpfchen können für Flugzeuge Probleme verursachen. Wenn die Wassertröpfchen auf ein Flugzeug treffen, können sie plötzlich gefrieren und eine Eisschicht auf der Außenseite des Flugzeugs bilden. Das Eis kann die Luftbewegung an der Außenseite des Flugzeugs beeinträchtigen und dazu führen, dass Instrumente wie die Geschwindigkeitsanzeige nicht mehr richtig funktionieren.