Wasser ist bei 4 °C am dichtesten!
Unter 4 °C beginnt Wasser wieder auszudehnen - eine ungewöhnliche Eigenschaft. Das erklärt, warum Seen von oben zufrieren: das kalte Wasser (unter 4 °C) schwimmt oben, während das dichtere, wärmere Wasser unten bleibt. So können Fische im Winter unter dem Eis überleben.
Wasser ist etwas ganz besonderes. Alles, was wärmer wird dehnt sich aus, bis es sich dann schlussendlich zu einem Gas umwandelt; alles was kälter wird zieht sich zusammen und verhärtet sich, wird also zu einem Feststoff, der weniger Volumen hat, je kälter es ist. Nur Wasser dehnt sich beim verändern des Aggregatzustandes aus! Aber warum ist das so? Nun, ich habe keine Ahnung, aber es ist ziemlich spannend!
2 Antworten
Das ist erst mal nicht ganz richtig.
Es gibt einige Stoffe, die sich beim Erstarren ausdehnen, da ist Wasser zwar Mitglied in einem exklusiven Club, aber keineswegs einzigartig.
Die Ausdehnung schon vor dem Gefrieren, also von +4 bis 0 °C, ist davon zu unterscheiden und im Ausmaß auch viel geringer. Ob auch andere Stoffe ein solches Verhalten haben, weiß ich nicht.
Der Grund für die Ausdehnung unter 4 °C liegt darin, dass auch in flüssigem Wasser kleine Bereiche existieren, sogenannte Cluster, in denen sich die Moleküle wie im Eis anordnen, also mehr Raum einnehmen als in der Flüssigkeit. Bei Annäherung an den Gefrierpunkt wächst die Größe dieser Cluster, sodass das Wasser sich ausdehnt.
Fun Fact oder nicht ganz so lustig, wenn angebliche Experten das nicht wissen:
Die Ausdehnung zwischen +4 und 0 °C gilt nicht für Meerwasser. Deswegen sind die sogenannten thermohalinen Strömungen möglich, durch die die Ozeane bis zum Grund durchgemischt werden, und deswegen ist es am Meeresboden stellenweise durchaus kälter als +4 °C.
das haengt mit der Bewegung der Molekuele zusammen, die bei sinkender Temperatur abnimmt. Durch die geringere Bewegung werden die Molekuele aufgrund der Wasserstoffbrueckenbindungen "unordentlicher" gepackt. Dh der Abstand zwischen den Molekuelen steigt, was eine Erhoehung des Volumens (=Reduzierung der Dichte) bedeutet. Dies findet beim Absenken der Temperatur zwischen 4 und 0 Grad statt. Ohne Wasserstoffbrueckenbindung wuerden sich die Molekuele einfach immer dichter zusammenfinden, da ihre Bewegung abnimmt. Die Dichte wuerde sich kontinuierlich reduzieren.
Das ist so nicht ganz richtig. Beim Abkühlen steigt die Anzahl der Wasserstoffbrücken, klar, aber davon kann ein Wassermolekül nur 4 eingehen, 2 über das H-Atom und 2 über ein freies Elektronenpaar. Ein Wassermokelül ist aber kugeliger, als viele Darstellungen vermuten lassen, und um eine Kugel passen lückenlos 12 Kugeln. Durch das Herstellen von Wasserstoffbrücken sinkt die Anzahl der unmittelbaren Nachbarn, das Gitter weitet sich auf, die Dichte sinkt.
Dein Satz müsste also lauten: Durch die geringere Bewegung werden die Molekuele aufgrund der Wasserstoffbrueckenbindungen "ordentlicher" gepackt.