Kann Wasser kälter als 0 Grad werden?

Kann Wasser kälter als 0 Grad werden?

Wir alle lernen in der Schule, dass Wasser bei 0 Grad Celsius gefriert. Doch ist das wirklich wahr? Kann Wasser tatsächlich noch kälter werden, ohne zu gefrieren?

Die Antwort ist: Ja! Wasser kann unter bestimmten Bedingungen unter 0 Grad Celsius flüssig bleiben. Dieser Zustand wird als Unterkühlung bezeichnet.

Was ist Unterkühlung?

Unterkühlung ist ein physikalischer Zustand, bei dem eine Flüssigkeit unter ihrem normalen Gefrierpunkt bleibt, ohne zu gefrieren. Dies geschieht, wenn die Flüssigkeit frei von Verunreinigungen und Erschütterungen ist.

Im Fall von Wasser können kleine Verunreinigungen wie Staub oder Luftblasen als Kristallisationskerne wirken, an denen sich Eiskristalle bilden können. Wenn diese Kerne fehlen, kann das Wasser unterkühlt bleiben.

Wie wird Unterkühlung erzeugt?

Unterkühlung kann durch sorgfältige Kühlung einer Flüssigkeit unter ihrem Gefrierpunkt erzeugt werden. Dazu muss die Flüssigkeit langsam und gleichmäßig abgekühlt werden, während jegliche Erschütterungen oder Vibrationen vermieden werden.

Stabilität unterkühlten Wassers

Unterkühltes Wasser befindet sich in einem metastabilen Zustand, was bedeutet, dass es sich in einem Zustand befindet, der nicht sein Gleichgewichtszustand ist. Es ist daher instabil und kann leicht zum Gefrieren angeregt werden.

Die geringste Störung, wie z. B. eine Erschütterung oder die Zugabe eines Kristallisationskerns, kann dazu führen, dass sich das unterkühlte Wasser sofort in Eis verwandelt. Dies wird als spontane Kristallisation bezeichnet.

Bedeutung der Unterkühlung

Die Unterkühlung hat zahlreiche technische und wissenschaftliche Anwendungen. Sie wird beispielsweise in der Kryobiologie verwendet, um biologische Proben bei sehr niedrigen Temperaturen ohne Schädigung zu konservieren.

Darüber hinaus wird die Unterkühlung in der Wolkenbildung und Niederschlagsvorhersage untersucht. Das Verständnis von unterkühlten Wassertropfen hilft, das Verhalten von Wolken und die Entstehung von Hagel und anderen Formen von Niederschlag zu erklären.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wasser unter bestimmten Bedingungen unter 0 Grad Celsius flüssig bleiben kann. Dieser Zustand wird als Unterkühlung bezeichnet und wird durch das Fehlen von Kristallisationskernen und die Vermeidung von Erschütterungen erzeugt. Unterkühltes Wasser ist jedoch instabil und kann leicht durch äußere Störungen zum Gefrieren angeregt werden.