Versuch : Kaltes-warmes Wasser abkühlen

Wissenschaft Physik
#1

Ich habe eben mal den Versuch durchgeführt, zu bestimmen, ob warmes Wasser wirklich schneller gefriert als kaltes. Auf Grund der schnelleren Verdunstung des warmen Wassers.
Mit zwei gleich großen Behältern, oben offen. Inhalt 350 ml.
Umgebungstemperatur : -2,8°C

Zeit Temp warmes W. Temp. kaltes W.
17.00 46,4°C 13,1°C

20.00 14,3°C 0,4°C

Eindeutig, daß das warme Wasser langsamer abkühlt. Es gab keine Verdunstung des warmen Wassers, zumindest nicht sichtbar.
Auf dem vorher und nachher kälterem Wasser lag eine dünne Eisschicht.

Gruß Werner

#2

Bravo… ganz ehrlich…
Hi Werner
Die Natur ist doch die beste Wissenschaftlerin:
sie hat immer recht und redet nicht schlecht über ihre Kollegen.

endlich ist diese Frage ein für alle mal gelöst.
Wieviel Kbyte wurden im w-w-w darüber vergossen

Aber in ca. einem halben Jahr wird diese Frage wieder auftauchen,

„denn, so schloss er messerscharf
das nicht sein kann, was nicht sein darf“

Streng wissenschaftliche Grüsse
Mike

#3

Hallo Werner,
obwohl ich kein Gegner Deiner These bin, kann ich Dein Experiment bzw. Deine Schlußfolgerungen so nicht gelten lassen:

Ich habe eben mal den Versuch durchgeführt, zu bestimmen, ob
warmes Wasser wirklich schneller gefriert als kaltes. Auf
Grund der schnelleren Verdunstung des warmen Wassers.
Mit zwei gleich großen Behältern, oben offen. Inhalt 350 ml.
Umgebungstemperatur : -2,8°C

Zeit Temp warmes W. Temp. kaltes W.
17.00 46,4°C 13,1°C

20.00 14,3°C 0,4°C

Eindeutig, daß das warme Wasser langsamer abkühlt.

Nach Deinen Meßwerten hat sich das warme Wasser schneller abgekühlt, nähmlich um 32,1°C, statt 12,7°C beim kalten Wasser

Es gab
keine Verdunstung des warmen Wassers, zumindest nicht
sichtbar.
Auf dem vorher und nachher kälterem Wasser lag eine dünne
Eisschicht.

Das Experiment ist aber erst beendet, wenn das Wasser komplett durchgefroren ist. Auch wenn das kalte Wasser zuerst eine Eisschicht bildet, könnte das vorher warme Wasser immer noch am Ende das Rennen machen.
Ich vermute übrigens, daß das warme Wasser nur unter bestimmten Versuchsbedingungen schneller frieren kann. Im Extremfall könnte man z.B. sehr flache Gefäße mit großer Oberfläche nehmen und die Luftfeuchtigkeit unter 10 % senken. Das warme Wasser könnte dann sehr schnell seine Wärmeenergie zum Verdunsten des Wassers verbrauchen. Wenn dann auch die Umgebungstemperatur nur knapp unter 0°C liegt, dauert das Ganze so lange, daß die Anfangstemperaturen unerheblich werden. Dann macht vieleicht die geringere Wassermenge des vorher warmen Wassers den Ausschlag.

Jörg

#4

Hallo Jörg!

Ja, ich hätte in der Überschrift das Wort abkühlen nicht schreiben dürfen, sondern, wie im Text „gefrieren“.

Darum ging es hier bei der Diskussion, daß heißes Wasser schneller gefriert.
Natürlich fällt die Temp. von warmem Wasser bei extremer Außenkälte schneller als die Temp. des kalten Wassers.
Aber - das Warme fiel bei meinem Experiement bis ungefähr dort, wo ich mit dem Kalten angefangen bin und blieb dort „hängen“.
Um diese Temp. auch auf 0,4 zu bekommen, hätte es jetzt wieder die gleiche Zeit gebraucht, wie vorher das Absenken des kalten Wassers auf 0,4.
Ansonsten hast Du natürlich Recht, es kommt auf die Oberfläche des Wassers an. Wie ich auch schon mal schrieb: man kann 1000 Liter Wasser auskippen und diese Menge ist innerhalb von Minuten gefroren, egal ob heiß oder kalt.
Gruß Werner

#5

Holla

Hm, eigentlich ging es doch in der Frage um Wasserleitungsrohre, oder? Egal.

Vielleicht kurz mal hierhin schauen und dann weiterdiskutieren.
http://www.desy.de/user/projects/Physics/hot_water.html

Gruss, Lutz

#6

Hallo Werner,
hier noch ein paar Bemerkungen zu Deinem Posting:

Natürlich fällt die Temp. von warmem Wasser bei extremer
Außenkälte schneller als die Temp. des kalten Wassers.

Nicht nur bei extremer Kälte sondern grundsätzlich immer, wenn die Außentemperatur geringer als die Wassertemperatur ist.

Aber - das Warme fiel bei meinem Experiement bis ungefähr
dort, wo ich mit dem Kalten angefangen bin und blieb dort
„hängen“.
Um diese Temp. auch auf 0,4 zu bekommen, hätte es jetzt wieder
die gleiche Zeit gebraucht, wie vorher das Absenken des kalten
Wassers auf 0,4.

Eben nicht, denn in dem Gefäß mit dem vorher warmen Wasser ist ja, wegen der Verdunstung, bereits weniger Flüssigkeit. Das kühlt dann nicht nur schneller ab, sondern gefriert auch schneller. Das Ergebnis kannst Du wirklich erst ganz am Schluß erkennen, wenn eines der Gefäße vollständig durchgefroren ist.

Jörg

#7

Hallo Jörg!

Wenn es zu Eis gefroren ist? Wenn es dann wieder auftaut, ist der Wasserstand aber wieder der gleiche oder?

Wasser ist während meines Versuches nicht verdunstet oder eben so wenig, daß es nicht sichtbar war. Wäre dieses Wasser dann zu Eis gefroren, wäre der Wasser/Eisstand sicher tiefer gewesen.

Wenn ich zwei verschiedene Gefäße genommen hätte und das warme Wasser nur 50% des kalten gewesen wäre, wäre der Versuch ganz genauso ausgefallen. Die 50% hätten dann aber in einem ebenso kleineren Gefäß sein müssen. Es kommt doch darauf an, wie groß die Oberfläche der Gefäße ist. Wieviel Fläche von der kalten Außenluft berührt werden.
Gruß Werner

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#8

Eben nicht, denn in dem Gefäß mit dem vorher warmen Wasser ist
ja, wegen der Verdunstung, bereits weniger Flüssigkeit. Das
kühlt dann nicht nur schneller ab, sondern gefriert auch
schneller. Das Ergebnis kannst Du wirklich erst ganz am Schluß
erkennen, wenn eines der Gefäße vollständig durchgefroren ist.

wenn es zu Eis gefroren ist? Wenn es dann wieder auftaut, ist
der Wasserstand aber wieder der gleiche oder?

Bei ein und demselben Gefäß schon. Bei dem vorher warmen Wasser ist es aber weniger als bei dem Kalten. Dazu kommt ja noch, daß das Wasser nach Volumen bemessen wird. Das heisse Wasser hat aber noch eine geringere Dichte. Wenn es also abkühlt, nimmt die Dichte wieder zu und es wird noch weniger.

Wasser ist während meines Versuches nicht verdunstet oder eben
so wenig, daß es nicht sichtbar war. Wäre dieses Wasser dann
zu Eis gefroren, wäre der Wasser/Eisstand sicher tiefer
gewesen.

Wie ich bereits in einem früheren Posting geschrieben habe, ist das sehr stark von den Versuchsbedingungen abhängig. Das warme Wasser sollte schon kochend heiss sein, damit möglichst viel verdunstet.

Wenn ich zwei verschiedene Gefäße genommen hätte und das warme
Wasser nur 50% des kalten gewesen wäre, wäre der Versuch ganz
genauso ausgefallen. Die 50% hätten dann aber in einem ebenso
kleineren Gefäß sein müssen. Es kommt doch darauf an, wie
groß die Oberfläche der Gefäße ist. Wieviel Fläche von der
kalten Außenluft berührt werden.

Das stimmt nicht ganz. Es kommt auf das Verhältnis von Oberfläche und Volumen an. Da das Volumen mit der 3. Potenz der Größe, die Oberfläche aber nur mit der 2. Potenz wächst, ist es nun mal so, daß kleine Gegenstände immer schneller abkühlen als große, selbst wenn die Form völlig gleich ist.

Jörg

#9

Verdampfen != gefrieren
Hi,
Ich gewinne den Eindruck, dass die Diskussion was schneller gefriert ohne eine klare Festlegung der Parameter des Experiments
ziemlich sinnlos ist. Die Ausgangsfrage: Was gefriert schneller, ist sehr unscharf gestellt.

Deshalb ein paar Vorschläge, um die Aufgabenstellung zu präzisieren:

(A)Wie bestimmt sich die Wassermenge:
(A1) Die Stoffmenge (Wasser) zu Beginn des Experiments
oder
(A2) Die Stoffmenge (Eis) des Experiments
oder
(A3) das Volumen (Wasser) zu Beginn des Experiments
oder
(A4) das Volumen (Eis) zu Ende des Experiments (gleich A2, wenn die Temperaturen beider Varianten übereinstimmen)

Persönlich tendiere ich zu (a2) oder (a4). IMO ist verdampftes Wasser eben nicht gefroren…

(B) Welche Luftfeuchtigkeit und welcher Luftdruck liegen zugrunde? (Normalbedingungen? Sind diese in einer Rohrleitung gegeben, oder ist dort das Volumen, aber nicht der Druck konstant)

©Was heißt schneller gefrieren
(C1) die größere zeitliche Temperaturänderung dT/dt
oder
(C2) Innerhalb kürzerer Zeit vom Ausgangszustand (Wasser bei X°C) zum Endzustand (Eis bei ??°C)

(D) Welche Ionen liegen in welcher Konzentration vor?
(D1) destilliertes Wasser
oder
(D2) Leitungswasser
oder
(D3) Salzwasser

(E) Welches Oberflächen zu Volumenverhältnis?
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Viel Spass beim Grübeln
frohes Fest
Rossi