Kann mir jemand bitte den Dichteanomalie des Wassers erklären??
Hallo,
Ich habe das so einige Fragen zu Anomalie des Wassers:
Wie können Eisberge entstehen?Also sie schwimmen ja dann auf dem Wasser,aber wo sind sie entstanden?Also wo gefriert das Wasser?
Und was passiert genau bei 4 Grad mit dem Wasser?
Und ja allgemein wäre es echt sehr nett,wenn jemand mir die Anomalie des Wassers erklären könnte:)
Lg und danke im Voraus
3 Antworten
Eisschichten bilden sich an der Oberfläche, wo kalte Luft das Wasser abkühlt. Die werden ein paar Meter dick und manchmal ein paar Meter mehr, wenn Winde oder Strömungen sie übereinander schieben.
Eisberge bilden sich, wenn Gletscher ins Meer münden und Teile abbrechen und wegschwimmen. Wenn ganze Schelfeisflächen zerbrechen, können die Eisberge auch mal die Fläche kleinerer Staaten haben, ändert aber nichts daran, dass sie abgebrochen sind.
Eis schwimmt oben, weil es eine um ca. 10 % geringere Dichte hat als Wasser. Mit anderen Worten nimmt dieselbe Masse Wasser als Eis ein um ca. 10 % größeres Volumen ein als in flüssigem Zustand. Das ist die Haupt-Anomalie des Wassers.
Eine Neben-Anomalie ist, dass Wasser bei 4 °C die höchste Dichte hat, also sich beim Abkühlen und beim Erwärmen ausdehnt. Daher ist es in Seen im Sommer unten am kältesten und im Winter am wärmsten, typischerweise 4 °C.Aber Achtung, diese Neben-Anomalie gilt nur für Süßwasser. Meerwasser zeigt diese nicht und hat seine höchste Dichte am Gefrierpunkt bei knapp -2 °C.
Eisberge entstehen, indem ein kleiner Teil des Wassers an der Oberfläche gefriert. Kommt dieses Eis mit anderem Wasser in Kontakt (was ja im Ozean durchaus nicht selten ist ;) ), friert auch dieses Wasser an dem zukünftigen Eisberg fest und er wächst. Das Wasser gefriert normalerweise an der Oberfläche, da das Wasser dort mit kalten Temperaturen in Berührung kommt. Am Grund eines Meeres ist ja nur der Boden, der nicht so kalt wird und anderes Wasser. An der Oberfläche kann aber kaltes Wetter als Auslöser für das Entstehen des Eisberges dienen. Das geschieht aber nicht übernacht. Ein Eisberg kann lange wachsen.
Die Anomalie des Wassers ist die, dass es bei 4° die höchste Dichte hat. Sowohl darunter als auch darüber ist die Dichte höher. Das liegt an sogenannten "Wasserstoffbrückenbindungen". Ein Wassermolekül ist gewinkelt (Warum das so ist macht man in der Oberstufe in Chemie). Wichtig zu wissen ist nur, dass dieses Molekül deshalb ein sogenannter "Dipol" ist. Die eine Seite des Moleküls ist also leicht postiv geladen, die andere leicht negativ:
Das liegt daran, dass das Sauerstoffmolekül die negativ geladenen Elektronen besser anziehen kann, weshalb sie näher bei ihm sind.
Wenn sich das Wasser jetzt abkühlt, dann verlieren die Moleküle an Energie, weshalb sie sich weniger bewegen. Sie fangen also langsam an, sich so zu ordnen, dass sich jeweils der negative Teil des einen und der positive Teil eines anderen Moleküls näher kommen:
Diese gepunktete blaue Linie ist dann so eine Wasserstoffbrücke.
Diese Anordung ist aber weniger kompakt als die im Wasser, da in diesen geometrischen Formen, die sie dann bilden, noch freie Bereiche sind, die in der vorherigen Anordnung nicht da waren. Sicherlich weißt du, dass sich normalerweise alle Stoffe bei steigender Temperatur ausdehnen. Bei 4°C ist dann der Punkt erreicht, wo die Temperatur und diese spezielle Anordung so zusammen wirken, dass der Stoff die geringste Dichte hat - steigt die Temperatur sinkt die Dichte nämlich aufgrund der gewöhnlichen Abstoßung bei Temperaturanstieg, sinkt die Temperatur, sinkt die Dichte wegen dieser speziellen Anordnung.
Wenn Wasser gefriert, dann ordnen sich die Moleküle schlagartig und fest in diesem Muster an. Deshalb deht sich Wasser nochmal aus schlagartig aus, wenn es gefriert.
Diese oben erwähnten Wasserstoffbrücken sind die stärksten der "Intermolekularen Kräfte". Das sind Anziehungskräfte, die zwischen einzelnen Molekülen wirken. Die stärke dieser Kräfte ist absolut nicht mit denen innerhalb eines Moleküls zu vergleichen, sie sind aber auch der Grund, warum Wasser eine relativ hohe Schmelz- und Siedetemperatur hat (zumindest verglichen mit anderen Molekülen dieser Größe wie zum Beispiel Methan). Das ist ein weiterer (seltener genannter) Aspekt der Anomalie des Wassers.
Meine Antwort ist offensichtlich etwas ausführlicher ausgefallen ;)
Ich hoffe, ich konnte dir damit weiterhelfen. Bei Nachfragen kannst du dich gerne nochmal melden :)
LG
Meerwasser zeigt keine Dichteanomalie. Die höchste Dichte hat es am Gefrierpunkt bei knapp -2 °C.
Das mit der Entstehung von Eisbergen stimmt so nicht ganz. Wachstum durch gefrierendes Meerwasser macht bei Eisbergen nicht so viel aus. Der größte Teil entsteht durch Bruchstücke von Gletschern, die ins Meer gelangen, z.b. in Grönland.
Stimmt, da habe ich mich verschrieben. Bei 4° hat der Stoff die höchste Dichte und darüber und darunter sinkt sie wieder. Danke für den Hinweis :)
Was du meinst, ist die Temperaturanomalie bzw. Dichteanomalie des Wassers. Bei 4°C hat Wasser seine größte Dichte; wird das Wasser kälter, dehnt es sich wieder aus und wird damit leichter. Dadurch kann das Eis schwimmen.
Ein Vorteil dieser Anomalie liegt darin, dass Seen nicht komplett zufrieden können und deshalb Fische an Grund eines Sees im Winter überleben können.
Danke,Ich versteh aber nur nicht,wieso unten nur Wasser ist und nichts gefriert,aber danke für die Antwort 😊
Wohin soll das Wasser sich ausdehnen in einem See? Eine Ausdehnung ist notwendig, um weiter abzukühlen unter 4°C...Wäre der Boden wasserdurchlässig, wäre dort kein See...
> wieso unten nur Wasser ist und nichts gefriert
weil dazu Wärmeenergie abgeführt werden muss. Das geht oben mit dem eiskalten Wind, aber nicht unten, denn da ist keine Kühlung eingebaut.
Du meinst, glaube ich, über und unter 4°C ist die Dichte geringer.