Was passiert genau und wodurch bei einem Taschenwärmer, wenn man ihn knickt?

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1 Antwort

So funktioniert's

Die Flüssigkeit ist eine Salzlösung aus wenig Wasser und viel Natriumacetat-Trihydrat (etwa 10 Teile Salz auf 1 Teil Wasser). So viel Natriumacetat-Trihydrat lässt sich eigentlich gar nicht in Wasser lösen. Wenn man das Wasser erhitzt, löst sich das Salz jedoch komplett, da sich in heißem Wasser deutlich mehr Salz lösen lässt und außerdem weiteres Wasser aus dem Salz freigesetzt wird. Beim Abkühlen der Flüssigkeit könnte man nun erwarten, dass das überschüssige Salz ausfällt - also immer nur so viel Salz im Wasser gelöst bleibt, wie man auf Grund der Löslichkeit erwarten könnte. Genau das geschieht allerdings nicht. Wenn die Flüssigkeit abkühlt, ist mehr Salz in ihr gelöst als eigentlich möglich ist. Solche Zustände nennt man metastabil: Erst bei Störungen fällt das überschüssige Salz aus; es kristallisiert. Solch eine Störung erreicht man durch das Knicken des Metallplättchens: Dabei entstehen kleinste Unebenheiten im Metall, an denen die Kristallisation beginnt. Etwas Ähnliches ist Ihnen vielleicht schon mal mit einer Flasche Sprudelwasser oder Sekt passiert: Wenn sie zu lange im Gefrierfach abkühlt, ist der Sprudel zwar noch flüssig, wenn Sie ihn herausholen. Aber nach dem Öffnen sprudelt Kohlenstoffdioxid (CO2) heraus und durch diese Störung beginnt die Flasche von oben nach unten zu vereisen. Dabei steigt die Temperatur von beispielsweise -5°C im unterkühlten Sprudel auf 0°C im Sprudel-Eis. Mit solch einer unterkühlten Flüssigkeit haben wir es auch bei den Taschenwärmern zu tun. Und auch hier steigt die Temperatur beim Kristallisieren an - und zwar um bis zu 35°C. Vereinfacht gesagt, handelt es sich bei der abgegeben Wärme um die so genannte Kristallisationswärme (Erstarrungsenthalpie). Wenn man z.B. 18 Gramm Eis schmelzen will, muss man ihm 6 Kilojoule Wärme zugeben. Genau dieselbe Wärmemenge wird als Kristallisationswärme wieder frei, wenn das Eis gefriert. Ähnlich ist es auch beim Taschenwärmer: Beim Auskristallisieren wird Wärme frei. Lg :-))

PerfectMuffin 18.10.2012, 16:20

Aber warum wird es dann nicht sofort wieder zu "Eis" wenn man es kocht und abkühlen lässt? Das Metallplättchen ist ja immer noch geknickt!

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lionf 18.10.2012, 16:26
@PerfectMuffin

Nein, es geht doch in seine ursprüngliche Form zurück. Beim Knicken des Metallplättchens ist die Hauptsache eigentlich die Erschütterung. Durch die Erschütterung fängt das Natriumacetat in winzigen Unebenheiten des Metalls an, auszukristallisieren und das breitet sich dann halt aus. :)

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PerfectMuffin 18.10.2012, 16:36
@lionf

Achso, diese "Unebenheiten" sind sehr kurz da und verschwinden, sobald man fertig mit knicken ist?

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vach77 18.10.2012, 16:43
@lionf

Wenn Du eine übersättigte Lösung hast (es ist also bei einer bestimmten Temperatur mehr gelöst als eigentlich "gelöst sein darf", dann befindet sich die Lösung, wie Lena1999 in ihrer sehr guten Antwort schrieb, in einem metastabilen Zustand. Jetzt fehlt nur ein Kristallisationskeim, eine Erschütterung, oder eine Unebenheit in der Gerfäßwand (hier: das geknickte Metallplättchen), um die Kristallisation einzuleiten.

Ein Beispiel sind die Kondensstreifen der Yets. Aus den Triebwerken tritt Wasserdampf nach der Verbrennung aus. Finden sich gleichzeitig feste Partikel in der Umgebung, so findet an ihnen die Kondensation (also ähnlich wie die Kristallisation im Beispiel vorher) statt.

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JackFou 18.10.2012, 21:17

Das ist soweit richtig erklärt. Allerdings handelt es sich nicht um eine unterkühlte Flüssigkeit, sondern um eine übersättigte Lösung.

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