Hallo ihr Physikfüchse!

Ich unterrichte in einer vierten Klasse und da ging es in Mathematik um die Hohlmaße ml und l. Zusätzlich zum Umrechnen von ml in l sollten die Kinder auch das Gewicht von Wasser kennen lernen und vergleichen bzw. bestimmen lernen.

In einem Handbuch war betont, dass sich das Gewicht von 1kg für 1l Wasser auf Zimmertemperatur bezieht.

Nun kommt's: Verändert sich das spezifische Gewicht von Wasser bei veränderter Temperatur? Ist Eis dann schwerer als Wasser? Dass Wasserdampf nichts wiegt, ist mir irgendwie klaraber ab wann fängt das Wasser an, leichter zu werden?

Danke für die Erhellung

ratlosjoqui

Eis hat ein größeres Volumen, aber ein geringeres spezifisches Gewicht als Wasser. Deswegen schwimmt Eis auf Wasser.

Hier eine kindgerechte Erklärung / Versuche:
http://www.wissen.de/wde/generator/wissen/ressorts/kinder/index,page=3264510.html

und hier nochmal etwas wissenschaftlicher:
http://www.wissenschaft-technik-ethik.de/wasser_dichte.html

Dass Wasserdampf nichts wiegt, ist mir irgendwie klar

Tolle (Fehl)vorstellung.

Ich kann echt nicht sagen, welchen Beitrag ich besser/schlechter nachvollziehen kann
Hab ich schon erwähnt, dass ich Physik in der 11. mit Pauken und Trompeten abgelegt habe... Jetzt weiß ich wieder warum!

Warum soll "natürlich" das Volumen von Eis größer als von Wasser sein? Und warum läuft das Wasser "logischerweise" nicht über, nachdem der Eiswürfel geschmolzen ist??? Irgendwie steh ich aufm Schlauch

nietenjoqui

Na toll - auch diese Illusion wird mir hier geraubt... Hab es im Expertenlink von klexel gerade gelesen... Wiegt ja doch was...

Aber wie wiegt man das? Mit einem Luftballon, der ihn einfängt?

Mannomann aus mir wird nie ein Physi

Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen.
Je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Teilchen.

Feststoff: Schwingung um die Ruhelage, kleiner Abstand der Teilchen, große Anziehungskräfte.

Flüssigkeit: Bewegung, etwas Abstand der Teilchen, mittlere Anziehungskräfte.

Gase: Schnelle Bewegung, großer Teilchenabstand, sehr geringe Anziehungskräfte.

Du erhitzt flüssiges Wasser, dann bewegen sich die Teilchen schneller und mit mehr Abstand voneinander, das Wasser "dehnt sich beim Erwärmen aus". (Passiert auch beim Flüssigkeitsthermometer.)

Umgekehrt gilt für fast alle Stoffe: Durch Abkühlen rücken die Teilchen enger zusammen, der Stoff wird also dichter und z.B. 1 ml ist dann "schwerer" (hat mehr Masse) als vorher.

Ausnahme:

Die Anomalie des Wassers. Wasser hat bei 4°C die größte Dichte (hier sind die Teilchen am engsten aneinander). Bei weiterem Abkühlen rücken die Wasserteilchen eben NICHT noch weiter zusammen, wie es für andere Stoffe normal wäre. Es bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen und kleine "Hohlräume", so dass noch kälteres Wasser und Eiswürfel sich auf mehr Raum ausdehnen als die gleiche Menge 4°-Wasser

Eis hat also eine geringere Dichte (ist "leichter") als flüssiges Wasser, weil die Teilchen weiter auseinander sind.

Wenn ein Eiswürfel ins Wasserglas reinpasst, dann rücken seine Wasserteilchen beim Schmelzen enger zusammen, deshalb brauchen sie weniger Platz und das Glas läuft nicht über.

Schnell getippt aber hoffentlich trotzdem verständlich.

Stichwort Anomalie des Wassers: Chemie Klasse 7, Physik Klasse 7 und 8.

1 l Wasser ist nur approximiert 1 kg schwer.


Warum das Wasser nicht überläuft, wenn aufschwimmendes Eis geschmolzen wird?

Der Wasserspiegel hängt von der Verdrängung ab; ist die ARCHIMEDESsche Schwimmbedingung erfüllt, und das ist für Eis in Wasser i.d.R. der Fall, verdrängt das Eis soviel Wasser, daß der Wasserspiegel der gleiche wäre, wenn das Eis als geschmolzenes Wasser vorläge.

Deswegen ist es beispielsweise für den Weltmeeresspiegel völlig unerheblich, wenn das kilometerdicke Packeis über dem Nordpol schmölze, denn die Verdrängung des Eises beeinflußt den Meeresspiegel bereits.


Und noch was zur Molekularphysik:

Bewegungsenergie heißt Temperatur

E_kin ~ k_B * T

E_kin ... kinetische Energie
k_B ... BOLTZMANN-Konstante
T ... Temperatur

T ~ v^2 (denn E_kin ~ v^2)

Höhere Temperatur heißt also höhere Geschwindigkeit der Atome, d.h. der ungerichtete Bewegungzustand führt zur Inanspruchnahme größerer Volumina, da die Atome/ Moleküle sich mehr und mehr von den festen Gitterplätzen im Kristall wegbewegen.

Aggregatzustandsänderung heißt nun, daß die BROWNsche Bewegung (Vgl. Einstein, 1905!) zunimmt und dermaßen ungeordneter wird, daß die Moleküle innerhalb ihres Aufenthaltsraumes größere Abstände zu einander einnehmen und dadurch natürlich weniger miteinander wechselwirken (elektrisch, COULOMB-Kräfte). Wir nehmen den Übergang im allgemeinen als das Schmelzen wahr und sprechen dann von Flüssigkeit. Ähnliches gilt für das Sieden, dessen Resulatat wir Gas nennen.

Nicht immer ist unsere Alltagsanschauung aber physikalisch korrekt:

Glas empfindet jeder als Festkörper; tatsächlich handelt es sich um eine Flüssigkeit ("Festkörperschmelze").


Viele Grüße





EDIT: Curie war schneller, sehr gut.

Das nenne ich einen begnadeten Pädagogen!
Du hast es geschafft, MIR das so zu erklären, dass ich es verstanden habe !!! Toll! Vielleicht hätte aus mir physikalisch gesehen voll was werden können, hätte ich in meiner Schullaufbahn jmd. gehabt, der so toll erklären konnte. Ohne Formeln und "wichtige" Fremdwörter - einfach anschaulich!

Vieeeeeelen Dank!
physikassjoqui