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Transcript

Anomalie des Wassers

Anomalie in der Natur

  • Die Anomalie des Wassers ist für das Leben wichtig
  • Dazu betrachten wir die Verhältnisse in einem See zu verschiedenen Jahreszeiten.

Was ist Anomalie des Wassers ?

  • Im Sommer wird das Wasser erwärmt. Das leichtere, wärmere Wasser bleibt an der Oberfläche. Tiefer liegende Schichten sind kühler. Je größer die Tiefe ist, umso niedriger wird die Temperatur des Wassers.
  • Im Frühjahr nimmt die Strahlung wieder zu. Es kommt zu einer allmählichen Erwärmung, zu einer Durchmischung des Wassers und damit zu einem Temperaturausgleich.
  • Im Winter bei Abkühlung ein stabiler Zustand. Das Wasser mit der größten Dichte, sinkt nach unten. Bei weiterer Abkühlung sinkt die Temperatur des oberflächennahen Wassers weiter ab. Sie erreicht schließlich 0 °C. Das Wasser friert. Da die Dichte von Eis kleiner ist, schwimmt das Eis oben und bildet eine stabile Schicht.
  • Im Herbst ist die Strahlung geringer. Die Luft ist kühler. Das Wasser kühlt sich allmählich ab. Durch Strömungen erfolgt eine Durchmischung des Wassers und damit auch ein Temperaturausgleich.
  • Wasser hat eine besondere Eigenschaft, die es von fast allen anderen Flüssigkeiten unterscheidet. Es hat bei 4 °C sein kleinstes Volumen und damit seine größte Dichte. Dieses nicht normale thermische Verhalten von Wasser wird in der Physik als Anomalie des Wassers bezeichnet.

Inhaltsangabe

  • Was ist Anomalie des Wassers ?
  • Die Dichte von Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur
  • Anomalie in der Natur
  • Wasser und Eis als Sprengmittel
  • Deshalb schwimmt Eis auf Wasser. Das Verhältnis der Dichten von Eis und Wasser ist auch der Grund dafür, dass sich bei einem Eisberg etwa 9/10 unter Wasser und nur etwa 1/10 über Wasser befinden.

Wasser und Eis als Sprengmittel

Die Dichte von Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur

  • verhält sich wie andere Flüssigkeiten.
  • Bei Erhöhung der Temperatur ausgedehnt, bei Verringerung Volumen kleiner.
  • Kühlt sich Wasser unter 4 °C ab, wird das Volumen größer.
  • Gefriert das Wasser, dehnt es sich weiter aus.
  • Während Wasser von 0 °C eine Dichte von etwa 1g/cm³ hat, beträgt die Dichte von Eis bei 0 °C 0,92g/cm³
  • Die Ausdehnung bei Eisbildung muss im Alltag beachtet werden, da gefrierendes Wasser wie ein Sprengmittel wirkt. Frieren z. B. frei liegende Wasserrohre oder Pumpen ein und befindet sich Wasser in ihnen, so dehnt sich dieses Wasser bei der Bildung von Eis aus und kann die Rohre bzw. Pumpen regelrecht auseinandersprengen.
  • In der Natur spielt es auch eine wichtige Rolle. So dringt Wasser in Felsspalten und Risse ein. Beim Gefrieren dehnt es sich aus. Steinbrocken werden von Felsen abgesprengt, größere Steine werden gespalten. An Felswänden bilden sich Schuttkegel aus.
  • Durch genaue Messungen kann man die Abhängigkeit der Dichte des Wassers von der Temperatur ermitteln. In Bild 2 sind die Werte für die Dichte des Wassers bei unterschiedlicher Temperatur angegeben.

Wasser hat bei 4 °C sein kleinstes Volumen und seine größte Dichte

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