Wie gefriert Wasser?

Im Gegensatz zu fast allen anderen Verbindungen dehnt sich Wasser aus, wenn es gefriert.

Einfrieren und molekulare Bewegung

Wenn Wasser gefriert, geht es normalerweise von der Flüssigkeit in den festen Zustand über. Als Flüssigkeit sind Wassermoleküle in ständiger Bewegung, stossen und stoßen aneinander und bleiben nie lange an einem Ort. Wenn Wasser gefriert, verlangsamen sich die Moleküle und setzen sich in regelmäßigen Formationen in Form von Kristallen fest. Für reines Wasser muss die Temperatur auf 32 Grad Fahrenheit (Null Grad Celsius) fallen, damit dies geschieht. Für jede Substanz hängt die Temperatur, bei der ein Einfrieren auftritt, von Kräften ab, die ihre Moleküle zusammenkleben lassen.

Klebrige Moleküle und gefrierender Punkt

Alle Moleküle und Atome haben Kräfte, die einander anziehen. Einige Atome, wie Kohlenstoff, halten sich sehr stark aneinander; andere wie Helium haben eine sehr geringe Anziehungskraft. Substanzen mit starken Anziehungskräften gefrieren bei Tausenden Grad Fahrenheit, während solche mit schwachen Kräften, wie Stickstoff, bei sehr kalten Temperaturen gefrieren. Die Anziehung zwischen Wassermolekülen ist moderat - weder schwach noch stark - so gefriert Wasser bei bescheidenen 32 Grad Fahrenheit.

Gefrierpunkterniedrigung

Wenn Sie andere Substanzen wie Zucker oder Salz zu Wasser hinzufügen, sinkt die Temperatur unter 32 Grad, bevor sich Eis bildet. Der neue Gefrierpunkt hängt von der zugegebenen Substanz und davon ab, wie viel Sie sich mit Wasser vermischen. Deshalb setzen Städte in einigen Staaten Salz auf die Straßen, um im Winter Eis und Schnee zu entfernen. Als ein anderes Beispiel bleibt Wodka, eine Mischung aus Wasser und Alkohol, für eine längere Zeit flüssig, wenn es in einem Gefrierschrank aufbewahrt wird. Der Alkohol im Wodka senkt den Gefrierpunkt deutlich.

Einfrieren, Expansion und Kristallbildung

Die meisten Stoffe ziehen sich zusammen oder schrumpfen, wenn sie kalt werden. Wasser kontrahiert erst, wenn es auf 39 Grad abgesenkt wird; bei kälteren Temperaturen beginnt es sich auszudehnen. Wenn das Wasser kälter wird, verlangsamen sich seine Moleküle und ordnen sich so an, dass Lücken zwischen Molekülgruppen existieren. Wenn sie kälter werden, bilden die Moleküle hexagonale Muster, die schließlich zu Schneeflocken und ähnlichen Kristallen werden.

Kraft der Eisausdehnung

Wenn Sie eine Flasche füllen, die vollständig mit Wasser gefüllt ist, verschließen Sie sie mit einem Deckel, bevor Sie sie in einen Gefrierschrank legen. Das Wasser dehnt sich aus, wenn es kälter wird. Schließlich wird das Eis die Flasche sprengen. Dies gilt auch für Behälter aus starken Materialien wie Eisen; der Druck, der durch gefrierendes Wasser ausgeübt wird, ist so hoch wie 40.000 psi bei minus 7,6 Grad Fahrenheit (minus 22 Grad Celsius).

Wie gefriert Wasser?

FAQ - 💬

❓ Was passiert beim Gefrieren?

👉 Beim Gefrieren dehnt sich Wasser aus. Die Moleküle im Eiskristall beanspruchen mehr Raum als im (flüssigen) Wasser. Eis hat also eine geringere Dichte und kann auf dem Wasser schwimmen. Ist das Wasser erst einmal gefroren, ändert sich die Dicht nicht mehr relevant. Unter natürlichen Bedingungen auf der Erde kommt nur eine Form von Eis vor.

❓ Wie lange dauert es bis Wasser gefriert?

👉 Wenn du einen Liter Wasser hast, dann kann es eine Stunde oder mehr dauern. Am besten probierst du es einfach aus und schaust, wie lange es dauert. Viel Spaß! Zusammenfassend können wir sagen, dass es verschiedene Faktoren gibt, die beeinflussen, wie lange es dauert, bis Wasser gefriert.

❓ Was passiert wenn man in der Natur gefriert?

👉 Wenn Wasser in der Natur gefriert, hängt es zum Beispiel als Eiszapfen von Dächern oder Geländern. Das besondere an diesem Zustand des Wassers ist, dass sich das Wasser dabei ausdehnt und fest wird. Denn die meisten Stoffe ziehen sich eigentlich zusammen, wenn sie kalt werden.

❓ Wie lange dauert es bis Wasser im Tiefkühler gefriert ist?

👉 In der Regel solltest du dein Wasser mindestens eine bis zwei Stunden vorher in den Tiefkühler legen. Damit das Wasser gefriert, muss der Tiefkühler auf frostige minus 18 Grad eingestellt sein. Sobald das Wasser im Tiefkühler ist, beginnt es ziemlich schnell zu gefrieren – aber bis die Eiswürfel ganz hart sind, dauert es noch eine Weile.

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