Wasser gibt uns viele Rätsel auf
Forscher würden erwarten, dass Wasser bei -80
0
C gasförmig ist.
Einige Anomalien des Wassers
Dichte
Wasser hat bei 4°C die größte Dichte = Anomaliepunkt des Wassers
Naturerscheinung: Eis schwimmt, See friert bei ausreichender Tiefe
nicht am Boden wichtig für Überleben der Tiere im Wasser
Oberflächenspannung
Wasser hat die größte Oberflächenspannung
aller Flüssigkeiten (Ausnahme Quecksilber)
Das ist wichtig für die
Tröpfchenbildung.
Naturerscheinung: Es gibt Tiere,
die über Wasser laufen können.
Wärmekapazität
Unter allen Festkörpern und Flüssigkeiten hat Wasser mit
C
wasser
= 4,19 J/kg
.
K die größte spezifische Wärmekapazität.
Wärmekapazität = Erwärmbarkeit, Wärmeschluckvermögen
(1 cal = 4,19J)
Naturerscheinung:
Gegensatz See/Landklima Wasser erwärmt sich langsamer als Erde
Bei lebendigen Organismen kommt es nur zu geringer Änderung der
Körpertemperatur (z. B. bei Arbeiten vor Öfen)
Wasser ist ein guter Wärmespeicher Transportmedium für Wärme
in der Zentralheizung, oder in der Natur z.B. im Golfstrom
Wasser bedarf einer ca. 5mal so großen Wärmezufuhr, um sich in
gleichem Maße zu erwärmen wie Erde (Steine).
Kühlt man 1 m
3
Wasser um 1 Grad ab, kann man mit der gleichen
Wärmemenge 3 000 m
3
Luft um 1 Grad erwärmen.
Erwärmtes Meerwasser dringt durch Bewegung in tiefere Schichten
ein.
Wasser schluckt den ganzen Sommer hindurch billige Wärme und
heizt damit im Winter die unteren Luftschichten.
Ursache des ausgeglichenen ozeanischen Klimas
Reflexionsvermögen
Schnee hat ein hohes Reflexionsvermögen
und ein geringes Wärmeleitvermögen.
Wegen der eingeschlossenen Luft erscheint der
Schnee weiß. (Totalreflexion an Grenzschicht)
Naturerscheinung: Bei Sonneneinstrahlung
schmilzt Schnee nicht sehr schnell und schützt
so Pflanzen und Tiere.
Verdampfungswärme
Wasser hat die höchste Verdampfungswärme.
Die einer Flüssigkeit zugeführte Wärmemenge dient ab dem
Siedepunkt nur dazu, die Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand zu
überführen (zu verdampfen). Es findet keine Temperaturerhöhung
statt.
Die hierzu notwendige Wärmemenge ist die Verdampfungswärme.
Wasser nimmt eine große Wärmemenge auf bis es gasförmig ist.
Umgekehrt gibt es große Wärmemengen ab, bis es flüssig ist.
spez. Kondensationswärme = spez. Verdampfungswärme 2257kJ/kg
Naturerscheinung: Wenn wir schwitzen, verdampfen wir Wasser
Abgabe von Wärme Eigentemperatur
des Menschen bleibt bei 37°. Wäre die
Verdampfungswärme kleiner, müssten
wir erheblich mehr schwitzen
( größere Belastung von Herz und
Kreislauf)
Dielektrizitätskonstante
Wasser hat fast die höchste Dielektrizitätskonstante.
Ein Kondensator kann mehr Ladung speichern, wenn er eine
isolierende Zwischenschicht mit möglichst großer Dielektrizitäts-
konstante hat. ε
Wasser
= 81 (keramische Spezialmassen ε > 100)
Naturerscheinung: Wasser ist das ideale Lösungsmittel, weil es fast
die höchste Dielektrizitätskonstante hat. Wird ein "Salz" in Wasser
gelöst, zerfällt es in Ionen. Die Wassermoleküle treten zwischen sie
und verhindern die Wiedervereinigung.
Wasser hat hohe Trennfähigkeit.
Sind auch andere Stoffe im Wasser
gelöst, werden dadurch Neu-
gruppierungen möglich.
Schmelzwärme
Wasser hat die höchste Schmelzwärme.
Das ist die Wärme, die notwendig ist, um einen festen Körper in
einen flüssigen überzuführen, daher ist es als Kühlmittel gut geeignet.
spez. Schmelzwärme für Eis: 334 kJ/kg.
Naturerscheinung: Eis (Gletscher) braucht zum
Schmelzen große Mengen an Wärme.
Für Gletscher reicht Sommerwärme nicht aus.
Eis nimmt große Wärmemengen auf, bis es
flüssig ist, umgekehrt gibt es große Wärme-
mengen ab, wenn es erstarrt Verzögerung
der Eisbildung bei Frostberegnung der Obstblüte.
Kulturerscheinung: Latentwärmespeicher,
bei dem die latente Wärme bei einem
Phasenwechsel von flüssig nach fest frei wird.
Ein moderner Eisspeicher nutzt denselben
Phasenwechsel von Wasser zu Eis.
(Kristallisationsenergie)
Das ist eine in das Erdreich eingelassene Zisterne.
Ein Volumen von zehn Kubikmetern liefert die
gleiche Energie- menge wie die Verbrennung
von 110 Litern Heizöl (1100 kWh).
spezifische Erstarrungswärme = spez. Schmelzwärme
