Im Sommer, wenn es mal ordentlich heiß wird, sehnst Du Dich nach Erfrischung. Getränke können im Eisfach oder mit ein paar Eiswürfeln im Glas gekühlt werden. Doch dabei kannst Du Überraschungen erleben, denn Wasser und sein "Festzustand" Eis haben ganz besondere Eigenschaften.
Fülle eine Flasche aus Plastik (nicht aus Glas, um Scherben zu vermeiden) mit Wasser und lege Sie ins Eisfach. Schau nach einigen Stunden mal nach, wie es um Deine Erfrischung steht. Die Flasche ist aufgeplatzt?
Die Ursache: Eis ist Wasser in festem Zustand. Es besteht aus vielen kleinen Teilchen, den Molekülen. Wenn Wasser bei Null Grad Celsius zu Eis gefriert, wachsen die Abstände zwischen diesen Molekülen, das Eis dehnt sich aus. So "sprengt" Eis das, was es umgibt, wenn es nicht ausweichen kann. Sei es eine Flasche oder Gestein in der Natur. Also leg Deine Limo nicht zu lange ins Eisfach, wenn Du im Sommer eine kühle Erfrischung brauchst.
Fülle ein oder mehrere Gläser mit Getränken und Eiswürfeln bis zum Rand! In diesen randvollen Gläsern ragt das Eis aus dem Wasser heraus, die Würfel schwimmen auf dem Wasser. Aber was passiert, wenn das Eis schmilzt? Musst Du eine Überschwemmung aufwischen?
Glück gehabt: Du kannst den Putzlappen liegen lassen und wirst nicht ausgeschimpft, denn es läuft nichts über. Das Eis schwimmt zunächst auf dem Getränk, weil es etwas leichter als Wasser ist. Ist doch logisch, denn das größere Volumen von Eis geht einher mit geringerem Gewicht im Vergleich zum Wasser. Beim Schmelzen verringert sich das Volumen wieder und alles bleibt im Glas.
Fülle ein Glas mit Wasser und stelle es ins Eisfach. Dann kannst Du mehrmals, so zweimal pro Stunde, nachsehen, wie es zu Eis gefriert. Gefriert das Wasser von oben nach unten? Was passiert, wenn das Volumen beim Gefrieren größer wird?
Vom "Wachstum" des Eises: Wasser gefriert tatsächlich von oben nach unten, weil das Eis leichter ist als Wasser. Daher bleibt es an der Oberfläche. Je mehr Wasser gefriert, desto höher ragt das Eis über den Glasrand hinaus. Ein anschauliches Beispiel dafür, dass Eis ein größeres Volumen als Wasser hat.
Die meisten Stoffe verlieren an Größe, wenn sie von einem flüssigen in den festen Zustand übergehen. Bei Wasser (H2O) ist es umkehrt, da seine Moleküle aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Zwischen diesen werden sogenannte "Wasserstoffbrücken" gebildet, die der Grund für die Kristallstruktur von Eis sind. Es hat mehr Volumen und ein geringeres spezifisches Gewicht als sein flüssiges Gegenstück.
Trinke bei den Versuchen aber nicht zu viele eisgekühlte Testgläser, denn Bauchschmerzen trüben die Sommererfrischung.
Bilder und Text: Birgit Bender
