Wasserdampf kühlt ab. Was bleibt übrig?
Wasser wird erhitzt und wird zu Wasserdampf. Wenn es abkühlt dachte ich es wird zu 100 Prozent wieder Wasser.
Aber folgendes Experiment widerspricht meiner Vorstellung:
In einem mit Wasser gefüllten Kochtopf habe ich ein Wasserglas kopfüber platziert. Das Glas im Topf ist komplett mit Wasser ausgefüllt und beinhaltet absolut keine Luft mehr.
Kochtopf wird erhitzt und das Wasser kocht. Es bildet sich eine Gasblase im Wasserglas (Wasserdampf). Der Kochtopf kühlt ab und diese Gasblase ist im abgekühlten Zustand viel größer geworden.
Welches Gas hat sich im Wasserglas gebildet? Warum bildet sich der Wasserdampf nicht komplett nach dem Abkühlen zu Wasser zurück?
Wie Groß ist die Gasblase die übrigbleibt und ist tatsächlich nicht irgendwie Luft von ausen da rein gekommen?
Das halbe Glas. Das Glas war die ganze Zeit über unter der Wasseroberfläche vom Topf. Daher glaube ich dass man ausschließen kann dass von außen etwas fremdes eindringen konnte.
4 Antworten
Ich bn mir nicht sicher. Ich stelle mal folgende Theorie in den Raum: Wasser enthält auch gelöste Gase, Sauerstoff und CO2 zum Beispiel. Der gelöste Sauerstoff ermöglicht zum Beispiel den Fischen das Atmen mit ihren Kiemen. Diese Gase könnten beim Erwärmen ausgetrieben werden, und zusätzlich zum Wasserdampf sich im Glas ansammeln. Da diese ja nicht wieder kondensieren, bleibt eine gewisse Menge Gas nach dem Abkühlen übrig.
Aber: Du schreibst, dass die Gasblase im abgekühlten Zustand größer ist als im heißen Zustand. Das wäre mir zuviel Gas, um es nur mit den gelösten Gasen zu erklären...
In Wasser sind im Regelfall auch Gase gelöst. Die Konzentration von Sauerstoff beträgt etwa 1/20 derer in Luft, bei Stickstoff ist das Verhältnis etwas kleiner, vielleicht 1/25. Zusammengefast enthält 1 l Wasser also ganz grob 42 ml "Luft".
Die Löslichkeit von Gasen sinkt mit der Temperatur, und zwar deutlich. Die 42 ml "Luft", also Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch, gasen aus. Um sich wieder zu lösen, braucht es schon einige Zeit. Schau mal in ein paar Tagen wieder nach, dann ist die Blase kleiner bis weg.
Wenn du beim Wasserkochen gut aufpasst, lässt sich auch einiges beobachten. Anfangs bilden sich kleine Blasen, das ist gelöste Luft. Viel später bilden sich Blasen, die sofort verschwinden, das ist Wasserdampf, der sich am heißen Boden bildet und im kälteren Wasser gleich wieder kondensiert. Ein wenig später schaffen es die Blasen blubbernd bis zur Wasseroberfläche, das ist Wasserdampf, der nicht mehr kondensiert, sondern entweicht.
Eben, du müsstest es durchführen. Bis dahin gebe ich auf deine Beurteilungen und v.a. deine Kommentare ...
In einem Glas, das mit dem Rand am Boden eines Topfes steht, entsteht kein Unterdruck, es steht nicht auf Gummi.
Eben... aber anders kann die Gasblase beim Abkühlen nicht größer werden. Die Stoffmenge bleibt im besten Fall konstant, T sinkt, dann bleibt nur noch der Druck als Parameter fürs Volumen.
Wobei, ... 🤔... wenn es ein Induktionsherd ist, der falsch gepolt ist und die Eigenfrequenz vom Glas etwa der Frequenz vom Wechselstrom entspricht, könnte es passieren das die Boltzmannkonstante das Vorzeichen spontan verändert, wodurch sich das Gas bei Abkühlung ausdehnt.... 🤷🏻♀️🤦🏻♀️
(Der letzte Absatz ist offensichtlich ein Scherz. Ich wünsche einen schönen Sonntag! ;)
Wenn reines Wasser verdampft, bildet sich eine Gasblase aus reinem Wasserdampf. Wenn dieses wieder kondensiert, muss es wieder die gleiche Menge flüssiges Wasser ergeben. Das sagt allein schon der gesunde Menschenverstand, aber dazu auch noch einige Gesetzmäßigkeiten.
Was du bei deinem Experiment findest, sind die in Wasser gelösten Gase der Luft.
Dazu gibt es ein einfaches Experiment: Reagenzglas mit Wasser füllen und mit Korkstopfen mit abgewingeltem Glasrohr verschließen. Abwärts geneigt im Stativ einspannen und nahe beim Stopfen erhitzen. Da kann man unheimlich viel darin sehen:
Erst dehnt sich das Wasser aus und tropft auf dem Glasrohr, dann sieht man die Luftgasblasen im RG-Boden aufsteifen und beim sieden spritzt es schlagartig heraus, weil das Volumen so schnell größer wird. Super einfaches und trotzdem lehrreiches Experiment; von Atmung der Fische, Volumenausdehnung beim Erwärmen und Volumenänderung bei Phasenübergängen ist alles dabei.
m.f.G.
anwesende
Gute Frage, echt...
Meine Theorie (ohne Anspruch auf Zutreffen):
Das Wasser im Glas deht sich aus und drückt sich am unteren Rand aus dem Glas in den Topf. Beim Abkühlen bleibt die "Gasblase" im Glas, weil sie oben ist und dort nicht entweichen kann bzw. das Volumen des Glases kein Nachdrücken des Wassers ermöglicht.
müsste das selbst durchführen um zu beurteilen, aber ich würde mal so interpretieren:
Das Gas auch im Wasser gelöste Gase (zB als Carbonate zerfallen in CO₂, Luft, ...)
Wenn das Wasser abkühlt kondensiert zwar der Wasserdampf aber das Wasser zieht sich zusammen, verliert an Volumen, es entsteht im Gasraum ein Unterdruck und daher vergrößert sich das Volumen vom Gas.
Das macht aber nur Sinn wenn zwischen dem Wasser im Glas und dem Wasser rundherum kein Druckausgleich möglich ist, das Glas also "wasserdicht" auf Topfboden angebracht ist.
Sonst würde mir keine Erklärung einfallen, wieso die Gasblase beim abkühlen größer wird.