Liebe/-r Experte/-in,
Wenn Wasser friert dehnt es sich aus. Jetzt habe ich einen geschlossenen Behälter der komplett mit Wasser gefüllt ist. Angenommen dieser Behälter ist unzerstörbar. Wenn ich jetzt das Wasser auf unter 0°C abkühle. Würde das Wasser gefrieren? Wenn nein warum nicht.
Danke
Christian
Hallo Christian,
mit deinem unzerstörbaren Behälter übst du einen Druck auf das Wasser aus.
Wasser kann, wenn der der Druck hoch genug ist auch bei unter 0°C flüssig bleiben. Wie lange es flüssig bleibt hängt von dem Druck ab der ausgeübt wird. Mit dem unzerstörbaren Behälter würde das Wasser theoretisch auch bei sehr tiefen Temperaturen flüssig bleiben, weil der Druck sehr hoch ist.
Praktisch gibt es solche Gefäße natürlich nicht, in einem sehr stabilen Gefäß würde das Wasser als unter einer bestimmten Temperatur trotzdem gefrieren und das Gefäß zerstören.
Viele Grüße, Franziska
Hallo Christian,
Ich muss dir grad vorneweg sagen, dass ich mir selber nicht ganz sicher bin, was die Antwort auf deine Frage ist.
Die Ausdehnungskraft für Wasser ist bemerkenswert, da sie selbst Stein und andere sehr widerstandsfähige und ansonsten unverformbare Objekte zerstören vermag.
Wobei es sich hier handelt ist ein Phasenübergang von flüssig zu fest. Genauso gibt es einen Phasenübergang von flüssig zu gasförmig. Der fl->g Übergang ist etwas intuitiver, schliesslich kann Wasser diesen Übergang nicht eingehen, solange es „perfekt“ eingesperrt ist. Der Druckaufbau ist jedoch immens. Das gleiche würde ich beim fl->fe Übergang erwarten. Zwar bleibt das Wasser flüssig, aber ein noch grösserer Druckaufbau ist die Folge.
Ich hoffe, dass dir dieses Gedankenexperiment geholfen hat.
Cheers
Thomas
Guten Morgen Christian,
das ist eine wirklich interessante Frage.
Die Antwort findest Du hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Eis unter der Rubrik „Anomalien“.
Dort wirst Du ersehen, dass Wasser
i. bis zu sehr tiefen Temperaturen flüssig bleiben kann und
ii. dass es bei noch tieferen Temepraturen sogar glasartige Zustände einnehmen kann.
Bei beiden Fällen stelle ich mir vor, dass eine Volumenzunahme nicht erfolgt.
Beantwortet das Deine Frage?
Beste Grüße
Martin Schmitt
Liebe/-r Experte/-in,
Wenn Wasser friert dehnt es sich aus. Jetzt habe ich einen :geschlossenen Behälter der komplett mit Wasser gefüllt ist. :Angenommen dieser Behälter ist unzerstörbar. Wenn ich jetzt :das Wasser auf unter 0°C abkühle. Würde das Wasser gefrieren? :Wenn nein warum nicht. Danke Christian
Das Wasser geht auch in einem völlig ausdehnungsfreien Behälter in den festen Aggregatzustand über, allerdings nicht bei 0° C, sondern wegen des hohen Druckes erst bei einer niedrigeren Temperatur.
Vielleicht hilft das folgende Diagramm zum Verständnis:
Hallo!
hm, interessante Frage 
Ich weiß die Antwort nicht, ich versuche nur mit Hilfe meines Wissens zu vermuten. Ich weiß auch nicht, wie gut deine Kenntnisse in Thermodynamik.
Grundsätzlich würde die Verhinderung der Volumenausdehnung ein Fieren behindern. In einem perfekten Gefäß wurde ein Frieren zu einem Druckanstieg führen. Betrachtet man nun das Phasendiagram:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:stuck_out_tongue:has…
so befinden wir uns am anfang auf der bei 0°C und auf der x-Achse ganz links. Wenn wir jetzt weiter abkühlen, wird etwas Wasser zu Eis und zwar soviel,dass wir einen Druck erreichen, der dem Gleichgewichtsdruck zwischen Wasser und Eis für die Temperatur entspricht. Wir wandern also auf der Linie entlang, die bei 0°C und 0,01 beginnt. Je kälter ich es mache, desto größer ist der Gleichgewichtsdruck, desto mehr Eis kann sich bilden.
Später wird es dann wieder alles komplizierter, weil es nicht nur Eis, wie wir es kennen, sondern 18 bekannte Formen von Eis gibt.
Also kurz zusammengefaßt:
Ja es friert, aber nur teilweise, wobei die Anteile von der Temperatur abhängen.
Ich hoffe, meine Erklärung ist einigermaßen klar, sonst nachfragen!
Sönke
Da sich das Wasser nicht ausdehnen kann wird der Druck steigen. Dadurch wird der Gefrierpunkt etwas zu tieferen Temperaturen hin verschoben. Wenn also nur minimal unter 0°C abgekühlt wird könnte es sein, dass das Wasser flüssig bleibt. Wenn weiter gekühlt wird wird das Wasser trotzdem gefrieren, es kann dann eben nicht sein „ideale“ Kristallstruktur annehmen. Dass es auf jeden Fall gefrieren wird ist im Phasendiagramm ersichtlich: http://en.wikipedia.org/wiki/File:stuck_out_tongue:hase_diagram_of_w…
Viele Grüße,
Sharraz
Hi Christian,
das müsste sich eigentlich wie folgt verhalten:
In deinem Behälter versucht das Wasser sich beim Abkühlen auszudehnen. Da hierfür aber kein Platz ist, geht es den nächstmöglichen weg und verdichtet sich. Hierdurch entsteht ein Überdruck im Gefäß (Das ist übrigens der Überdruck, der andere, zerstörbare Gefäße zum Platzen bringt…).
Der Gefrier-, bzw. Schmelzpunkt ist Druckabhäng. Bei hohem Druck wird dieser erhöht. Das Wasser gefriert also schon über 0°C, je nachdem wie hoch der Druck im Gefäß wird.
Stell dir das so vor:
In flüssigem Wasser „schwirren“ die Wasserteilchen durch die gegend. Je mehr sich das Wasser verdichtet, desto weniger Platz zum herumschwirren haben die Teilchen. Irgendwann ist hierfür gar kein Platz mehr und die Teilchen ruhen alle starr vor sich hin.
Ruhende Teilchen stellen einen Feststoff dar: Hier wäre das Eis.
Ich hoffe, das hat dir weiter geholfen. Falls noch Fragen offen geblieben sind, schreib mir einfach.
Dies gilt auch für den Fall, dass sich heraus stellen sollte, dass ich einen Fehler gemacht habe 
Gruß Robin
