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Warum dehnt sich Wasser beim frieren aus?

gefragt von desgottesgott am 03.06.2009 um 16:02 Uhr

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anonym
beantwortet von nobswolf am 3. Juni 2009 18:05
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Temperatur bewirkt dass sich die Teilchen gemäss der Brown'schen Molekularbewegung aneinder reiben und dabei abstossen; je mehr Temperatur, desto mehr Abstossung, desto mehr Volumen (bzw weniger Dichte).

Bei niedrigen Temperaturen finden sich die Moleküle immer "geordneter" zusammen, was normalerweise bewirkt, dass sie weniger Platz brauchen.

Bei einigen wie Wasser ist es jedoch so, dass die Ordnung mehr Platz braucht als die Unordnung. Man könnte sagen, wenn die gewinkelten Wassermoleküle zur Ruhe kommen, merken sie erst wie schlecht sie eigentlich ineinander passen.

Kommentar von 2ab4e0d2e7990e3aadff5b3c7b2111b5smallQuandt am 4. Juni 2009 09:01

Nettes Bild! ;-)

Kommentar von nicki10a am 4. Juni 2009 14:13

Ja, aber ...

eine Erklärung ist es nicht. Warum brauchen denn die Teilchen bei 2°C mehr Platz als bei 4°C.

Wasser ist übrigens meines Wissens nach der einzige Stoff mit dieser Phänomenalen Eigenschaft.

Kommentar von nobswolf am 4. Juni 2009 16:37

ok, hast recht, das war mehr eine Erklärung dafür dass Eis schwimmt

bei 4°C ist das Gewimmel der thermischen Bewegung der Moleküle zueinander zusammen genommen mit der Eigenschwingung jedes einzelnen Moleküls gerade so ausgewogen, dass die Moleküle am besten zusammen passen

bei tieferen passt es dann nicht mehr und sie drücken sich wieder auseinander

und Wasser ist nicht der einzige Stoff:

http://de.wikipedia.org/wiki/Dichteanomalie


anonym
beantwortet von janlde am 3. Juni 2009 16:22
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also mir konnte das bisher noch keiner erklären. selbst meine profs an der uni meinten das dass noch nicht klar ist. ich mein dass der feststoff eine geringere dichte als die flüssigkeit hat ist plausibel, zumindest kann ich der antwort von cyd0g erstmal nichts engegensetzen. aber der bereich zwischen 0 und 4°C ist auch der wissenschaft noch ein rätsel (zumindest nach meiner info). allerdings wäre es schlimm, wenn es nicht so wäre.


anonym
beantwortet von t124terra am 3. Juni 2009 16:05
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weil Wasser die grösste Dichte bei 4 C hat


gottesanbeterin
beantwortet von gottesanbeterin am 3. Juni 2009 17:45
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Damit es leichter wird als Wasser und an der Oberfläche eine schöne Eisschichte bilden kann zum Eislaufen.

Kommentar von nobswolf am 3. Juni 2009 17:52

sehr gut :) und gar nicht mal so dumm... wenn das nicht so wär, gäbe es vielleicht keine Menschen und niemand würde solche Fragen stellen


anonym
beantwortet von nicki10a am 4. Juni 2009 14:22
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Janle hat recht: Erklären kann es niemand. Bei manchen physikalischen Phänomenen muss man ein "Das ist halt so." akzeptieren.

Man kann sich schöne Modelle ausdenken, befindet sich plötzlich auf der Teilchenebene, argumentiert über die Brownsche Molekularbewegung und stellt fest: Bei Wasser haut die Erklärung, die für alle anderen Flüssigkeiten und Gase greift, nicht mehr hin.

Was nun?

Eine kleine unerklärliche Anomalie, die die Entstehung des Lebens auf der Erde ermöglicht hat.

Kommentar von janlde am 4. Juni 2009 16:15

vielen dank für die blumen.


mariecurie
beantwortet von mariecurie am 3. Juni 2009 16:06
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das hat mit der anomalie des wasserst zu tun - genauer gesagt mit der dichteanomalie. wasser hat eben im festen zustand eine größere dichte.

Kommentar von t124terra am 3. Juni 2009 16:11

und das ist falsch

Kommentar von janlde am 3. Juni 2009 16:23

jepp. aber erstmal was schreiben kopfschüttel

Kommentar von nicki10a am 4. Juni 2009 14:08

mariecurie meinte sicherlich "kleinere Dichte" und hat sich nur vertippt.


cyd0g
beantwortet von cyd0g am 3. Juni 2009 16:07
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weil beim gefrieren hohlräume zwischen den molekülen entstehen

Kommentar von desgottesgott am 3. Juni 2009 16:29

Klingt nach einer Eigenschaft von Gasen...

Kommentar von janlde am 3. Juni 2009 17:49

die haben ja auch eine geringere dichte als wasser oder eis. musst dir mal die kristallstruktur ner eisphase angucken. in einer flüssigkeit kann ein molekül jede beliebige position einnehmen. in einem festkörper geht das nicht. da gibt es feste atompositionen und damit auch lücken. aber wasserdicht ist die erklärung auch nicht...


anonym
beantwortet von anjanni am 3. Juni 2009 16:07
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Ja nun - das hat mit den Molekülbewegungen zu tun... Aber das kann man nicht in einem Satz erklären...

Kommentar von t124terra am 3. Juni 2009 16:10

dann nimm 2


anonym
beantwortet von desgottesgott am 3. Juni 2009 16:10
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Weil man Energie zuführt..?

Kommentar von nicki10a am 4. Juni 2009 14:09

beim Abkühlen entzieht man doch Energie.

Kommentar von desgottesgott am 5. Juni 2009 18:35

Das ist die übliche Theorie ja. Mein Gedankenexperiment geht aber von einer anderen These aus...


anonym
beantwortet von derchemike am 5. Juni 2009 19:06
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also ich finde die diskussion warum wasser bei 4°C die höchste dichte hat nett, das hat aba nichts damit zu tun warum es sich ausdehnt, wenn es friert.

grund: chemisch betrachtet bilden die O-atome und H-atome einen dipol. dabei gibt es eine ladungsverschiebung innerhalb des moleküls. O hat eine elektronegativität von 3,5 (anziehungskraft die vom kern ausgeht) und H 2,1. die freien elektronen von H werden dabei an das O atom gedrückt, so dass eine teilladung entsteht, sprich DIPOL. beim O-atom bildet sich die teilladung (delta)- und bei den h-atomen (delta)+ . dabei entsteht eine elektronegativitätsdifferenz von 1,4. diese ist in der natur die einzigste, bzw bei moleküle mit elektronenpaarbindungen, und stärkste elektronegativitätsdifferenz die es gibt. sie ist soooo stark dass sie die anderen wasser-moleküle anziehen kann. Stickstoff und wasserstoff geht nich, weil die END zu niedrig ist. bei fluor müsste es theoretisch gehen, aba hier ist wieda ein phänomen, da fluor und wasserstoff zu fluorwasserstoff reagiert, was eine säure ist und in kontakt mit wasser H3O+ ionen bildet. alle anderen atome haben einfach eine zu niedrige EN um so eine starke wechselnwirkung zu bilden

WICHTIG:::: die art von bindung ist EINZIG und kommt kein zweites mal vor!!!! SIE HEIßT WASSERSTOFFBRÜCKENBINDUNG!!

und dadurch dass eine so starke END vorhanden ist, kann wasser nich zusammengedrückt werden, da sie die wasser-moleküle abstoßen. stellt dir vor du hast 2 globale nordpole und willst die zusammendrücken. es würde NNIIEEEMALS gehen. und dadurch entstehen hohlräume. bei flüssigem wasser gibt es keine hohlräume und das is die ENTSCHEIDENDE eigenschaft! durch die hohlräume wird eis leicheter und schwimmt auf flüssigem wasser.

aba warum bei 4°C die höchste dichte ist, weiß nur gott! eins ist klar. und diese eigenschaft könnten millarden von lebenwesen nich leben. wie überleben fische in der artkis? sie schwimmen auf dem grund des meeres, wo eine temp. von 4°C herrscht was genug zum überleben ist!

Kommentar von janlde am 8. Juni 2009 18:11

bei flüssigem wasser gibt es keine hohlräume

und das ist falsch. wasser bildet auch in der flüssigen phase würfelstrukturen und 6 ringe. und in beiden ist reichlich platz


anonym
beantwortet von derchemike am 5. Juni 2009 19:07
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