Sprengkraft von Eis
Klar, die Sprengkraft von Eis ist enorm, da sich da Wasser ja ausdehnt. Aber, mal angenommen, Eine zu 100% mit Wasser gefüllte Stahlkugel, mit 1 cm Durchmesser, wird unter den Gefrierpunkt gebracht, was passiert dann? Platzt die Kugel, oder wird das Gefrieren des Wassers ver/- behindert? Ich meine, es muss sch ja ausdehnen, aber es hat keinen Platz.
Interessiert mich sehr, würde mich über intelligente Antworten freuen.
7 Antworten
Den Versuch gibt es im Physikunterricht. Da wird eine Stahlkugel die oben einen Hahn hat randvoll mit Wasser gefüllt und abgekühlt. Das Wasser kann sich nicht ausdehnen, es entsteht eine unterkühlte Flüssigkeit, díe enormen Druck erzeugt. Dann wird der Hahn geöffnet und es kommt ein Springbrunnen heraus, der in der Luft gefriert. Das Wasser in der Kugel gefriert auch schlagartig. Damit das geschieht, muss die Temperatur so niedrig sein, dass die beim Gefrieren entstehende latente Wärme aufgenommen wird ohne über Null Grad zu kommen.
1cm Wandstärke ist nicht viel. Ab wann ein Behälter platzt hängt davon wie tief die Gefriertemperatur ist und auch aus welchem Stahl die Wand ist. Nicht jeder Stahl hat die gleiche Zugfestigkeit. Und die Wandstärke ist natürlich am wichtigsten.
Genau kann man das nur sagen wenn man es ausprobiert hat bzw. den Stahl genau kennt.
Google mal Eissprengung und/oder Frostverwitterung.
Eisdrücke sind Temp-abhängig: Bei –5 °C ca. 50 MPa. Druckmaximum: Bei –22 °C ca. 211,5 MPa
Bei höheren Drücken wandelt sich das Eis in andere kristalline (oder amorphe) Formen um, deshalb gibt es keinen weiteren Druckanstieg.
Bei der Stahlkugel kommt es jetzt wie Hubertt scheibt auf Material und Wanddicke an. Berstdrücke/Zerreißfestigkeiten in T-Abhängigkeit gibts in speziellen Tabellenwerken (vermutlich auch via google).
Grüße PJ
Das Eis wird sich ausdehnen, da Eisen aber formbar ist, wird die Kugel nicht explodieren, sondern verformt sich. Ist das Belch sehr dünn, kann es reißen, aber explodieren wird da nichts!
Das kommt eben auf die Stahlsorte an und auf die Wandstärke. Erst wird es sich etwas dehnen und dann wird es einen Riss irgendwo geben. Filmreife Explossion wird es nicht geben, da hast du recht. Aber einen Knall wird es schon machen und zwar einen ordentlich lauten.
Muss ja nicht Stahl sein. Die Frage ist nur, was geschieht, wenn Eis keinen Platz hat, sich auszudehnen.
In welche Form soll sich den eine Kugel verformen, damit sie bei gleicher Oberfläche mehr Volumen enthalten kann ?