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Alt 20.03.2002, 22:56   #1   Druckbare Version zeigen
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Wasser wird zu Eis

Hallo,

ich soll meiner Klasse erklären warum vorgewärmtes Wasser schneller in der Gefrierbox gefriert als nicht vorgewärmtes.
Vielleicht kann mir da einer helfen, ich kann es mir nicht wirklich erklären. Ich hatte an die Molekularstruktur des Wassers gedacht, aber das kann nicht hinkommen. Bei warmen Wasser schwingen die Moleküle doch, oder?
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Alt 20.03.2002, 23:16   #2   Druckbare Version zeigen
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Beiträge: n/a
Hi, auch Lehrer?
Willkommen

Ich zitiere aus meinem Lieblingsbuch: Stimmts? 122 moderne Legenden im Test

Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser
Der Effekt ist schon seit langem bekannt.... Die Tatsache scheint dem gesunden Menschenverstand zu widersprechen. Das heiße Wasser muss doch erst einmal auf die Temperatur des kalten abkühlen, und in der Zeit ist dieses schon wieder etwas kälter geworden. Wie kann das eine Wasser das andere beim Gefrieren überholen?
Erster Versuch einer Antwort: Verdunstung. Bis zu einem Viertel des heißen Wassers kann im Laufe des Prozesses verlorengehen - und das beschleunigt das Gefrieren gleich auf zweifache Weise. Einmal bleibt einfach weniger Wasser übrig, das gefrieren muss. Zum zweiten verdunsten gerade die Moleküle mit der höchsten Energie, so dass die Durchschnittsenergie und damit die Temperatur des Wassers sinkt (diesen Kühleffekt nutzen wir aus, wenn wir schwitzen).
Anders gesagt: durch die stärkere Verdunstung holt das heiße Wasser das kalte tatsächlich ein - und dann ist weniger Wasser da, das noch gefrieren muss. Das hatte sich auch Mpemba gedacht, also deckte er versuchsweise die beiden Wasserbehälter ab, um die Verdunstung möglichst gering zu halten. Und siehe da: es klappte immer noch.
Zweiter Versuch: Im Eisfach des Kühlschranks befindet sich meist eine gewisse Eisschicht. Der Topf mit heißem Wasser bringt das Eis zunächst zum Schmelzen. Das Schmelzwasser hat aber einen sehr guten Kontakt zum Topf, so dass bei diesem eine bessere Wärmeleitung entsteht als bei dem anderen. Aber auch diese Hypothese konnte Mpemba entkräften, indem er beide Gefäße auf eine isolierende Unterlage stellte.
Erklärung Nummer drei: in warmen Wasser gibt es mehr Konvektion, was bedeutet, dass sich durch Strömung das Wasser ständig durchmischt. Das kalte Wasser dagegen ist relativ ruhig, es bildet sich eine Eisschicht zunächst an der Oberfläche, die dann eine Art isolierenden Effekt hat.
Aber auch diese Erklärung bezweifelt der Physiker David Auerbach. Seine These: Der Effekt hat etwas mit dem Phänomen der Unterkühlung zu tun. Die Verwandlung von Wasser in Eis ist nämlich ein sehr komplizierter Prozess. Es ist nich etwa so, dass die Flüssigkeit beim Erreichen des Nullpunktes brav erstarrt. Tatsächlich kann das flüssige Wasser Temperaturen unter dem Gefrierpunkt erreichen. Dann erst entsteht innerhalb von Sekunden ein breiiges Eis-Wasser-Gemisch, die Temperatur springt schlagartig auf null Grad, und der Gefrierprozess setzt sich fort. Auerbach fand heraus, dass sich das ursprünglich kalte Wasser bis auf -9,5 Grad unterkühlen ließ, während das ursprünglich heiße Wasser nur -4 Grad erreichte und dann gefror. Worauf dieser geheimnisvolle Unterschied in der Unterkühlungsfähigkeit zurückzuführen ist, muss die Wissenschaft allerdings erst noch herausfinden.

So, viel spass
liebe Grüße Fröschli

Geändert von Froschkönigin (20.03.2002 um 23:21 Uhr)
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Alt 20.03.2002, 23:21   #3   Druckbare Version zeigen
Adam Männlich
Moderator
Beiträge: 8.039
@lupus21629

Willkommen im Forum !

Zu deiner Frage:

Da das Wasser vorgewärmt ist, ist die Temeraturdifferenz zwischen Umgebung und Wasser größer. Die Temeraturdifferenz ist schließlich die treibende Kraft für den Wärmefluß...
Die Moleküle schwingen mehr dadurch, denke ich mal, übertragen die auch überschüssige Energie besser.
Ich weis nicht in welche Klasse Du gehst, man kann die ganze Sache auch mit Hilfe der Entropie erklären, wenn Dir das etwas sagt.

Gruß
Adam

---ups, dagegen verblasst ja meine Erklärung
__________________
Wenn jemand ein Problem erkannt hat und nichts zur Lösung des Problems beiträgt, ist er selbst ein Teil des Problems.
Adam ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 02.04.2002, 10:35   #4   Druckbare Version zeigen
CO-Küchler Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.797
Auf www.wissenschaft.de ist gerade ein Artikel mit dem Namen "Wie gefriert Wasser" erschienen.
__________________
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"Wer nichts als Chemie versteht, versteht auch die nicht recht"
Georg Christoph Lichtenberg (1742-1799)
CO-Küchler ist offline   Mit Zitat antworten
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