Frage von Serienjunkie96, 227

Exponentielle Abkühlungskurve von Wasser - Erklärung?

Hey,

wieso kühlt Wasser eigentlich exponentiell ab? Also bei einem Versuch sollte man Wasser in den Kühlschrank stellen und nach vorgegebenen Zeitintervallen immer mal wieder die Temperatur messen um daraus eine Abkühlungskurve zu erstellen. Ich habe schon viel über die Newton'sche Abkühlungskurve gelesen aber ich finde nichts zu dem chemischen Aspekt bzw. der physikalischen Chemie. Ich habe da mehrere Ideen:

-> Dichte-Anomalie des Wassers

-> Polarität des Moleküls und die Wasserstoffbrückenbindungen

aber ich wüsste nicht wie ich das genau erklären sollte.

Ich hoffe Ihr könnt mit weiterhelfen.

Antwort
von SlowPhil, 192

Die Erklärung dürfte nicht in irgendwelchen Anomalien des Wassers liegen (was man sicherheitshalber anhand eines anderen Stoffes ohne diese Anomalie testen könnte), sondern ganz normal sein und daran liegen, dass ein Körper, der wärmer als die Umgebung, in gleicher Zeit umso mehr Wärme abgibt, je größer diese Temperaturdifferenz ist. Das Verhältnis zwischen Temperaturdifferenz als Ursache und Wärmeabgabe als Folge dürfte in gewissen Temperaturbereichen annähernd proportional sein, und das führt natürlich zu einer exponentiellen Abkühlung.

Antwort
von PeterJohann, 144

Das gilt nicht nur für Wasser I.e., die Newtonschen Abkühlungskurven sind alle nicht-linear; das ergibt sich aus der Ableitung des Kühlgeschehens:

Es gilt:  Ein Körper mit der Temperatur T wird  durch einen Luftstrom konstanter Temperatur Tu abgekühlt (Wärmeleitung /  Konvektion).

Dann ist die Abkühlgeschwindigkeit dT/dt proportional der Temperaturdifferenz  (T - Tu) >>>>>

dT/dt = -K(T - Tu)

Wenn man diesen Ausdruck nimmt hin und her umformt und integriert erhält man eine logarithmische Funktion ergo in der Umkehrung eine e-Funktion.

Das ist hier sehr schön dargestellt:

http://www.schulphysik.de/physik/cooling/newcoo1.htm

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community