Warum ist die maximale Wasserdichte bei 4 ° C?
Antworten:
Das Maximum Dichte Wasser tritt bei 4 ° C auf, weil bei dieser Temperatur zwei gegenläufige Effekte im Gleichgewicht sind.
Erläuterung:
Im Eis befinden sich die Wassermoleküle in einem Kristallgitter, das viel leeren Raum hat.
Wenn das Eis zu flüssigem Wasser schmilzt, kollabiert die Struktur und die Dichte der Flüssigkeit nimmt zu.
Bei Temperaturen weit über dem Gefrierpunkt bewegen sich die Moleküle schneller und rücken weiter auseinander. Die Dichte nimmt mit steigender Temperatur ab.
Bei Temperaturen nahe 0 ° C enthält das Wasser noch viele eisähnliche Cluster. Diese Cluster können sich relativ zueinander frei bewegen, sodass das Wasser immer noch flüssig ist.
Die Cluster haben immer noch leere Räume, so dass sie die Dichte der Flüssigkeit verringern.
Die Moleküle des Wassers sind näher beieinander und dies erhöht die Dichte der Flüssigkeit.
Jetzt kühlen wir das Wasser ab.
Wenn die Temperatur von warmem Wasser abnimmt, verlangsamen sich die Wassermoleküle und die Dichte nimmt zu.
Bei 4 ° C beginnen sich die Cluster zu bilden.
Die Moleküle verlangsamen sich immer noch und rücken näher zusammen, aber die Bildung von Clustern bewirkt, dass die Moleküle weiter voneinander entfernt sind.
Die Clusterbildung ist der größere Effekt, daher beginnt die Dichte abzunehmen.
Somit ist die Wasserdichte bei 4 ° C maximal.
