Hat Wasser im gefrorenen Zustand das gleiche Gewicht?

Gewicht von Wasser: Gleich trotz größerem Volumen

Gewicht von Wasser im gefrorenen Zustand sorgt oft für Verwirrung, weil Eis deutlich mehr Platz einnimmt als flüssiges Wasser. Wer Masse und Volumen verwechselt, missversteht die physikalische Besonderheit von Wasser schnell. Die genaue Erklärung zeigt, warum gefrorenes Wasser trotz Ausdehnung kein zusätzliches Gewicht erhält.

Hat Wasser im gefrorenen Zustand das gleiche Gewicht?

Wasser hat im gefrorenen Zustand als Eis exakt das gleiche Gewicht wie im flüssigen Zustand. Viele Menschen sind irritiert, weil sich das Eis im Gefrierfach ausdehnt und mehr Platz beansprucht als die ursprüngliche Flüssigkeit. Dennoch bleibt die Masse von Wasser beim Gefrieren unverändert.

Die Trennung von Masse und Volumen

Der entscheidende Punkt bei dieser physikalischen Frage ist die Unterscheidung zwischen Masse und Volumen. Wenn Wasser gefriert, ändert sich die Anordnung der Wassermoleküle zu einem gitterartigen Kristall. Bei diesem Prozess dehnt sich das Wasser aus und nimmt etwa 9% mehr Raum ein als in flüssiger Form. ^[1]

Obwohl das Volumen zunimmt, bleibt die Anzahl der Moleküle identisch. Da das Gewicht direkt von der Anzahl und der Masse dieser Teilchen abhängt, bleibt das Gewicht während des gesamten Gefriervorgangs - physikalisch korrekt als Masse von Wasser beim Gefrieren bezeichnet - vollkommen konstant. Es geht schlicht kein Stoff verloren.

Warum sich Eis anders verhält als andere Stoffe

Die meisten Materialien werden beim Erstarren dichter und schrumpfen, aber Wasser ist hier die große Ausnahme. Diese Besonderheit nennt man die Dichteanomalie Wasser erklärt. Unter vier Grad Celsius beginnen sich die Moleküle anders auszurichten, was dazu führt, dass Eis an der Oberfläche schwimmt, da es leichter als flüssiges Wasser im gleichen Volumen ist.

Das ist übrigens auch der Grund, warum Wasserleitungen im Winter platzen können. Wenn das Wasser gefriert und sich ausdehnt, übt es einen enormen Druck auf die Wände des Rohres aus. Auch wenn der Platzbedarf steigt, bleibt die Masse von Wasser beim Gefrieren innerhalb des Rohres identisch.

Flüssiges Wasser vs. Eis: Ein Vergleich

Flüssiges Wasser

1. Identisch
2. Ungeordnet und beweglich
3. Kompakt

Eis (gefroren)

1. Identisch
2. Starres Kristallgitter
3. Größer (um ca. 9%)

Das Experiment im Alltag: Die Eiswürfelform

Thomas, ein leidenschaftlicher Hobby-Koch in München, bemerkte beim Befüllen einer Eiswürfelform, dass diese bei fast randvoller Füllung nach dem Gefrieren überlief.

Er hatte die Form bis zum Rand mit Wasser gefüllt und war frustriert, als er am nächsten Morgen überall in seinem Gefrierfach Eiskristalle und hartes Eis fand.

Nachdem er sein Vorgehen änderte und die Form nur noch zu 90 Prozent befüllte, blieb das Eis in der Form. Das Gewicht der Eiswürfel entsprach genau der ursprünglichen Wassermenge.

Heute weiß er: Die Ausdehnung ist ein physikalisches Faktum, aber das Gewicht der Portionen bleibt gleich, egal wie sehr sich das Eis im Becher ausdehnt.