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Wasser und seine Anomalien

Thema erstellt von Suza 
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Beiträge: 100, Mitglied seit 4 Jahren
Ich habe eben einen interessanten Artikel zu einer weiteren Anomalie des Wassers gefunden, den ich einfach mal weiterempfehlen möchte. Ist wohl zwar generell keine absolute Neuentdeckung, aber ich zumindest wusste nicht, dass Wasser bei Temperaturen um -150° C "eigenartig" wird...
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Zitat aus dem Text:
Zitat:
Besteht Leitungswasser aus zwei Komponenten?
Trifft es jedoch tatsächlich zu, würden die beiden verschiedenen Zustände auch im Leitungswasser vorliegen."

Dabei besteht Wasser "nur" aus H2O Molekülen.
wenn Wasser aber aus zwei Flüssigkeiten bestünde, wer, bzw was würde festlegen welches H2O Molekül nun die einen Eigenschaften hat und welches Molekül die jeweils anderen?
Auch wäre interessant zu wissen, ob ein Molekül, wenn es einmal zu der Flüssigkeit 1 bzw 2 gehört, ob es dann dauerhaft und unumstoßlich dazu gehört, oder ob es seinen Zustand wechslen kann.

Das ganze erinnert mich ein wenig an die Qantenphysik.
Ist das Ergebnis nun wahr oder falsch, ist es Teilchen oder Welle
Befindet sich das Teilchen in Zustand 1 oder Zustand 2
Die Messung bestimmt das Ergebnis

Ist es beim Wasser genau so?
Bestimmt die Messung, ob wir "Teilchen oder Welle" messen. In dem Fall ob ein Molekül zu Flüssigkeit 1 oder Flüssigkeit 2 gehört?

Ist der makroskopische Zustand des Wassers womöglich der Quantenphysik näher, als bei anderen Materialien?
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Auf jeden Fall interessant und schon etwas mysteriös.
Ich zum Beispiel dachte, dass ja Kälte das Fehlen von Bewegung ist und je weniger Bewegung, desto enger die Abstände da auf atomarer Ebene. Also vereinfacht gesagt: Hitze dehnt einen Körper aus, Kälte lässt ihn schrumpfen. Nun ist da aber bei ungefähr -140° C davon die Rede, dass das Volumen um bis zu 25% zunimmt (wenn ich das jetzt richtig gelesen / verstanden habe). Was sagt mir das? Es ist nicht immer alles so, wie man denkt. So gesehen ist also alles möglich, z.B. dass unter bestimmten Bedingungen ein Laserstahl nur 100 cm lang wird und danach abbricht. Damit wäre das Laserschwert aus Star Wars keine Utopie mehr :)
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2272-3:
(...)
So gesehen ist also alles möglich, z.B. dass unter bestimmten Bedingungen ein Laserstahl nur 100 cm lang wird und danach abbricht. Damit wäre das Laserschwert aus Star Wars keine Utopie mehr :)
Das Laserschwert würde dann im Gefrierschrank bei -140° Cels. hervorragend schneiden.:confused:
Wenn "alles" möglich werden soll sind schon mal viele, viele andere "bestimmte" Bedingungen nötig.
Ich empfehle >>>ohne gewerbliche Interessen<<< Michio Kaku "Die Physik des Unmöglichen". ;-)

Mit den besten Grüßen.
Ernst Ellert II.
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Danke für den Buchtipp. Hab mir das mal bestellt...
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Suza schrieb in Beitrag Nr. 2272-3:
Ich zum Beispiel dachte, dass ja Kälte das Fehlen von Bewegung ist und je weniger Bewegung, desto enger die Abstände da auf atomarer Ebene. Also vereinfacht gesagt: Hitze dehnt einen Körper aus, Kälte lässt ihn schrumpfen. Nun ist da aber bei ungefähr -140° C davon die Rede, dass das Volumen um bis zu 25% zunimmt

Wasser ändert unterhalb 4°C nicht nur seinen Aggregatzustand, sondern wechselt auch von amorpher "Unordnung" zur kristaliner "Ordnung"
Obwohl das Molekül als solches mit fallender Temperatur schrumpfen würde, benötigt die kristaline Gitterstruktur mehr Platz.
Womöglich ist bei -140°C ein weiterer Übergangspunkt erreicht, bei der sich die Kristallstruktur abermals ändert, was zu einer Veränderung des "relativen" Volumens führt..
"Relativ" deshalb, weil die Moleküle als solches weiterhin mit fallender Temperatur kleiner werden.
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Claus (Moderator)
Beiträge: 1.921, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Hans-m,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2272-6:
Wasser ändert unterhalb 4°C nicht nur seinen Aggregatzustand, ...

Der 'Aggregatzustand' ändert sich (von flüssig zu fest) erst bei 0°C.

Allerdings ordnen sich die Moleküle bereits vorher schon zunehmend zu sechseckigen Strukturen an, welche mehr Platz benötigen. Daher dehnt sich Wasser - anders als andere Stoffe - unterhalb von 4°C wieder aus. Ab dieser Temeratur überwiegt der Effekt der Volumenzunahme durch die sterische Anordnung der Moleküle den Effekt der Volumenabnahme durch die Verringerung der mittleren freien Weglänge der Moleküle.

Anmerkung: Das ist sehr praktisch, denn sonst würde Eis nicht "oben schwimmen" und die Fische müssten bei starkem Frost sterben, weil ein See sonst nicht nur an der Oberfläche, sondern "von unten her" langsam aber sicher vollständig zufrieren würde.


Zitat von Hans-m:
"Relativ" deshalb, weil die Moleküle als solches weiterhin mit fallender Temperatur kleiner werden.

Das ist so auch nicht ganz richtig ;-)

Die Moleküle bleiben so groß, wie sie sind. Es ist der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen, der kleiner wird, weil die Moleküle sich mit fallender Temperatur langsamer bewegen.
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Beiträge: 2.991, Mitglied seit 10 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2272-7:
Hallo Hans-m,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2272-6:
Wasser ändert unterhalb 4°C nicht nur seinen Aggregatzustand, ...

Der 'Aggregatzustand' ändert sich (von flüssig zu fest) erst bei 0°C.

Allerdings ordnen sich die Moleküle bereits vorher schon zunehmend zu sechseckigen Strukturen an, welche mehr Platz benötigen. .

Danke für die Korrektur, das hatte ich auch eigentlich gemeint.
Mit dem Übergang vom ungeordneten zum sechseckigen Zustand ensteht quasie ein Vor-Übergang dem der Übergang von flüssig zu fest folgt.

Claus schrieb in Beitrag Nr. 2272-7:
Zitat von Hans-m:
"Relativ" deshalb, weil die Moleküle als solches weiterhin mit fallender Temperatur kleiner werden.

Das ist so auch nicht ganz richtig ;-)

Die Moleküle bleiben so groß, wie sie sind. Es ist der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen, der kleiner wird, weil die Moleküle sich mit fallender Temperatur langsamer bewegen.

Ursachen der Wärmeausdehnung (Wikipedia)
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 07.07.2017 um 09:14 Uhr.
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Claus (Moderator)
Beiträge: 1.921, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Hans-m,

Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2272-8:

Ok, hätte ich nicht gedacht. Man kann tatsächlich sagen, dass kältere1 Moleküle kleiner sind.

Im Falle des Wassers trägt allerdings bei einer Temperatur unter 4°C der von mir angesprochene intermolekulare Abstand stärker zum Effekt der Volumenänderung bei, weil sich sich mit steigender Temperatur mehr Moleküle im Zwischenraum der sechseckigen Strukturen aufhalten, wodurch die Moleküle im Mittel enger aneinander rücken und sich so die Dichte erhöht, statt erniedrigt.

1 Genauer: Die durchschnittliche Größe eines Moleküls wächst infolge eines vergrößerten mittleren Abstands der Atome mit dessen Schwingungsenergie.
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Beiträge: 5, Mitglied seit 7 Monaten
Ist das bei jeder Flüssigkeit so?
Denke Wasser hat da ein Alleinstellungsmerkmal.
Nicht umsonst sagt man, wo Wasser ist, ist Leben möglich.
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Claus (Moderator)
Beiträge: 1.921, Mitglied seit 12 Jahren
Hallo Eleonore11,

willkommen bei uns im Forum!

Elenore11 schrieb in Beitrag Nr. 2272-10:
Ist das bei jeder Flüssigkeit so?

Nein.

Zitat von Eleonore11:
Denke Wasser hat da ein Alleinstellungsmerkmal.
Nicht umsonst sagt man, wo Wasser ist, ist Leben möglich.

Genau. (Siehe auch mein Beitrag Nr. 2272-7).
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