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Aufgabe

Dichteanomalie des Wassers

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

NorthernLight at the German language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons Michael Haferkamp
Abb. 1 Eisberg in der Diskobucht, Westgrönland

Du kennst aus dem Alltag das Phänomen, das Eis (festes Wasser) auf flüssigem Wasser schwimmt. Dieses Phänomen nennt man „Dichteanomalie des Wassers“.

a)

Gib an, welche Schlussfolgerungen du aus diesem Phänomen bezüglich der Dichte von Eis ziehen kannst.

b)

Informiere dich in diesem Artikel darüber, was mit dem Begriff "Dichteanomalie" gemeint ist

c)

Erkläre, welche Auswirkungen es auf die Natur hätte, wenn bei Wasser keine Dichteanomalie vorläge, sondern die Dichte von Eis größer wäre als die Dichte von Wasser.

d)

Für Profis: Vermute, wie die Wasserteilchen im Eis angeordnet sein könnten, um damit die Dichteanomalie des Wassers zu erklären. Zeichne deine Vorstellung.

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a)

Da Eis auf dem Wasser schwimmt, ist die Dichte des festen Wassers geringer als die des flüssigen Wassers.

b)

Dichteanomalie: In der Regel nimmt die Dichte eines Stoffes über alle Aggregatzustände hinweg mit abnehmender Temperatur zu. Verringert sich die Dichte eines Stoffes unterhalb einer bestimmten Temperatur wieder, so spricht man von einer Dichteanomalie.

c)

Wäre die Dichte von Eis größer als die von Wasser, so würden im Winter die Seen von unten her zufrieren. Dadurch würden Fische und andere Wasserlebewesen, die auf dem Grund eines Sees überwintern, erfrieren.

d)
Joachim Herz Stiftung Petra Wlotzka
Abb. 2 Mögliche Anordnung der Wasserteilchen

Um die Dichteanomalie des Wassers auf Teilchenebene zu erklären, müssen die Wasser-Teilchen im Eis zwar geordnet sein, aber nicht so dicht beieinander liegen wie im flüssigen Wasser. D. h. es müsste Lücken zwischen den Wasser-Teilchen geben.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Einführung in die Chemie

Teilchenmodell

Stoffeigenschaften