Knacken im Eis

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hi,

ich habe heute morgen eine Beobachtung gemacht, auf die ich mir noch keinen Reim machen konnte. Aber der Reihe nach:

Auf einer sehr leichten Gefällstrecke vor meinem Haus befand sich eine etwa zwei Zentimeter dicke, festgefahrene Schneeschicht, die sich aber größtenteils schon in Eis verwandelt hatte. Da mir das Granulat ausgegangen war, streute ich die Stelle mit Salz ab. Ca. 10 Sekunden nach den ersten (sehr sparsamen) Würfen begann das Eis bereits zu knacken.

Wie kommt das?

Ich hätte vermutet, es bilden sich zuerst kleine Wasserpfützchen um die einzelnen Salzpartikel, die sich dann in das Umgebungseis hineinschmelzen. Wie aber kann es dabei so schnell zu so großen Spannungen im Eis kommen, dass es bereits nach Sekunden hörbar knackt? Oder, andersherum, wie können ein paar winzig kleine Wasserbläschen dafür sorgen, dass sich eventuell schon vorhandene Spannungen so schnell knackend entladen?
Die Aussentemperatur betrug -3°C, der Himmel war bedeckt.

Falls jemandem etwas einfällt schon mal vielen Dank im voraus,

C.

#2

Hallo Cugel

Den gleichen Effekt kannst du auch beobachten, wenn du Eiswürfel in ein Glas mit Flüssigkeit tust.

Wenn das Wasser zu Eis gefriert, bauen sich große Spannungen auf.

Dies Spannungen werden bei teilweisem (Salzpartikel, warme Flüssigkeit einseitig) Schmelzen punktuell als kleine Risse frei und das äußert sich durch Knacken.

Gruß

Rochus

#3

Hallo Rochus,

bei den Eiswürfeln im Glas kann ich das durchaus nachvollziehen. Immerhin wird da ca. -10°C kaltes Eis in +10°C warmes Leitungswasser oder den +18°C warmen Whisky geworfen. Das sind Temperaturdifferenzen von 20 bis 30 Grad; bei maximaler Berührungs-(Grenz-)fläche.

Meiner Meinung nach lässt sich das aber nicht 1:1 auf meine Beobachtung übertragen. Denn da liegen die kleinen Salzpartikel ja nur lose auf dem Eis auf, und die Berührungsfläche Salz/Eis dürfte sich im Verhältnis zur Gesamteisfläche im Promillebereich (

#4

Huhu!

Eiskristalle sind durch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wasseratomen stabilisiert, und zwar so das da eine positive Teilladung und deine negative Teilladung einander abwechseln.

D.h. das eine minimale Verschiebung im Kristallgitter die nicht genau einem ganzen Vielfachen des Ladungsabstandes beträgt, führt dazu, das plötzlich positive und positive und negative und negative Ladungen nahe aneinander liegen und einander Abstossen.

Was dann wiederum bedeutet, das knackend ein Spalt im Kristall entsteht.

Und das gelöste Salz stört das Kristallgitter ganz erheblich, weil sowohl Cl- als auch Na+ ganze Ladungen mit großer Reichweite tragen.

Wenn dann noch die erwähnten Spannungen im Eis dazu kommen, verstärkt sich der Effekt.

Das kann man prima mit Magneten ausprobieren, wenn man genug davon hat.
Da führt auch eine kleine Verschiebung von Magneten gegeneinander in sekundenschnelle von einem geordneten Klotz zu einem Klumpen.

Viele Grüße!
Ph.

#5

Hallo,

ich habe eine ganz ähnliche Beobachtung gemacht:
Salzfreier Asphalt, reiner Fußgängerweg, zwei Tage lang ca. -4 °C und dann feiner Sprühregen. Es bildete sich das bekannte „Blitzeis“ mit einer wunderschön geschlossenen Eisdecke.
Als ich wenig „Auftau-Salz“ darauf gab, knackte es nach kurzer Zeit, in der äußerst dünnen Eisdecke wurden Risse sichtbar und die Eisschicht von Flüssigkeit unterwandert.

Da hier so viele Parameter (Eisdicke, Eistemperatur, Untergrund, Geschwindigkeit des Einfrierens usw.) auftreten, müßte man den gleichen „Versuch“ wenigstens bei verschiedenen Minus Temperaturen machen, um deine Frage:

ich die Stelle mit Salz ab. Ca. 10 Sekunden nach den ersten
(sehr sparsamen) Würfen begann das Eis bereits zu knacken.

Wie kommt das?

beantworten zu können.

Jedenfalls gab ein - 22 °C kaltes Eisstück (40 mm * 20 mm * 25 mm; L,B,H) aus dem Gefrierfach mit „Auftau-Salz“ bestreut, kein hörbares Knacken von sich.
Es war unter diesen Bedingungen auch nicht die Bildung einer Lösung zu erkennen: Die NaCl- Kristalle versanken langsam im Eis.

Falls jemandem etwas einfällt schon mal vielen Dank im
voraus,

Bitte im Nachhinein

watergolf