Warum fängt Wasser schneller an zu kochen, wenn der Luftdruck geringer ist?
Luftdruck ist gering = Wasser fängt schneller an zu kochen
-> weil Luftteilchen sich weit auseinander befinden
Nochmal in euren Worten was das mit Luftteilchen zu tun hat?
4 Antworten
Den Zusammenhang zwischen Umgebungsdruck und Siedetemperatur kannst du relativ leicht an der Siedekurve bzw. am Phasendiagramm des Wassers ablesen, wobei der Zusammenhang zwischen Siedetemperatur und Umgebungsdruck keines Wegs linear verläuft:
Siedekurve des Phasendiagramms des Wassers:
ganzes Phasendiagramm ausgenommen Hochdruckmodifikationen:
Wie schon ein anderer Nutzer geschrieben hat, siedet eine Flüssigkeit wenn der Dampfdruck über der Flüssigkeit eben genau dem Umgebungsdruck entspricht. Reduzierst du den Umgebungsdruck wird dementsprechend auch die Siedetemperatur reduziert. Anders ausgedrückt kann man sagen: Die Wassermoleküle müssen weniger Luftteilchen weg drücken, um nach oben zu steigen, sie brauchen also weniger kinetische Energie. Da Temperatur als Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen eines Systems verstanden werden kann, bedarf es also einer geringeren Temperatur: E(kin) = f/2 * Kb*T, für ein ideales Gas (was Wasser nicht ist, aber zur Vereinfachung reichts alle Mal) folgt:
E(kin) = 3/2 * kb*T
wobei kb für die Bolzmannkonstante steht.
Was bedeutet "Kochen" bzw. "Sieden"?
Im Wasser befindet sich gelöste Luft. Die Fähigkeit von Wasser gelöste Luft zu halten, hängt ab von der Temperatur und vom äußeren Druck. Der äußere Druck ist z.B. der Luftdruck oder der Druck in einem Dampfkochtopf oder der Druck in einer Limo-Flasche. Nehmen wir die Limoflasche. In dieser ist CO2 gelöst und das C02 verhält sich friedlich, solange der Druck in der Flasche hoch genug ist. Öffnen wir die Flasche, zischt es und Gas (CO2) entweicht aus der Falsche. Dadurch sinkt der Druck. Nun passt der herrschende Druck -also der Luftdruck- nicht mehr zur Menge des gelösten Gases und das berschüssige CO2 perlt aus (sieden).
Bei Wasser haben wir den Zustand, dass die gelöste Luft bei 100GradC und 1bar Außendruck ausperlt (sieden). Haben wir einen geringeren Außendruck (z.B. auf einem hohen berg oder in einer Versuchsanordnung) perlt das Gas mangels Gegendruck bereits früher aus.
Bei einer Höhe von 8000 m kocht Wasser bereits bei ca. 70GradC
Evtl könntest du mir noch eine Antwort auf meine aktuellere Frage geben (siehe unter meinen Fragen) Thema: Atmen im Personenflugzeug auf 12.000 Meter Höhe
Nach deiner Erklärung würde das Wasser selbst aber nicht bei 100°C in den gasförmigen Zustand übergehen, was es allerdings durchaus tut. Das hat dann nichts mit gelöster Luft zu tun.
Auch Reinstwasser siedet bei 100°C ganz ohne gelöste Stoffe.
Wasser (und jede andere Flüssigkeit) siedet, wenn der Dampfdruck gleich dem Umgebungsdruck wird.
Wenn der Umgebungsdruck niedriger ist, reicht eben auch ein niedrigerer Dampfdruck, um zu sieden, und dieser wird halt bei niedrigerer Temperatur erreicht. Eigentlich ganz geradlinig.
Den Druck kannst du dir anschaulich schon als Dichte bewegter Luftteilchen vorstellen, wenn das hilft.
Einfach ausgedrückt: Weniger Luftdruck auf die Wasseroberfläche, die Wassermoleküle können einfacher in die Gasphase wechseln bzw mit weniger Energie/Temperatur.