Wie viel Eis (0°C) schmilzt in flüssigem Wasser (0°C)?
Ich habe Schwierigkeiten bei dieser Physikaufgabe:
Wasser bei 0°C befindet sich in einem isolierten Gefäss. Ein Eisklotz (ebenfalls bei 0°C) wird ins Wasser gegeben. Erklären Sie, wieviel Eis schmelzen und wie sich die Wassertemperatur verändern wird.
Danke für die hilfe!
4 Antworten
Zum Auflösen der Gitterstruktur des Eises wäre Energie erforderlich, die der Umgebung zu entziehen wäre, was aber nicht geht, da dann das Wasser unter den Gefrierpunkt abfiele.
Fügen wir zu diesem Experiment noch hinzu, dass das Gefäß in Ruhe ist, dann wird sich immer wieder etwas Wasser ans Eis anlagern, wodurch etwas Energie frei wird, mit dem Wasser wieder flüssig wird. Oder es wird etwas Eis abschmelzen, was zu einem Absinken der Temperatur führen würde, was wieder zur Eisbildung führen würde. Das alles in einem Umfang, dass es nur mikroskopisch nachzuvollziehen wäre.
Letztendlich kann daher ohne Abfließen oder Zufließen von Energie der Zustand nicht geändert werden, Eis und Wasser würden "ewig" weiter nebeneinander in genau diesen Massen existieren.
Es schmilzt kein Eis, die Wassertemperatur wird sich nicht verändern.
Bei normalen Umgebungsbedingungen (normaler Atmosphärendruck) kann Wasser bei genau 0 °C als Eis und als Flüssigkeit vorliegen. Solange dem System nicht von außen Wärme zugeführt oder entzogen wird (darum der Hinweis auf das isolierte Gefäß!), bleibt das Eis fest und das Wasser flüssig, und beide bleiben bei 0 °C.
Eis kann nur Schmelzen, wenn Wärme zugeführt wird. Es gibt aber keine Wärmezufuhr, also schmilzt auch nichts. Das Wasser müsste schon wärmer als das Eis sein, damit Wärme fließen kann.
Eine Mischung aus Eis und Wasser hat immer 0 °C. Daher ändert sich auch nichts an der Wassertemperatur.
Manchmal ist die naheliegendste Antwort die richtige, null und nix.
Manchmal ist die naheliegendste Antwort die richtige, null und nix.
Was dann wiederum typisch für den eigenartigen Humor von Mathematikern und Physikern ist.