Warum gefriert das Wasser an der Oberfläche?
Die Dichte wird wieder geringer und damit wird es leichter. Deshalb ist Eis mit seiner geringeren Dichte leichter als Wasser und schwimmt auf der Oberfläche. Gleichzeitig vergrößert sich dadurch das Volumen des Wassers beim Gefrieren. Diese besondere Eigenschaft des Wassers weist kaum ein anderer Stoff auf.
Warum gefriert ein See nicht von unten zu?
Die Dichteanomalie von Wasser (also das Phänomen, dass 4°C kaltes Wasser am schwersten ist) und die Tatsache, dass das Wasser von oben gekühlt wird, sind beide zusammen für diesen Effekt verantwortlich. Solange das Wasser im See wärmer als 4°C ist, passiert auch genau dies: Das kälteste Wasser sinkt nach unten.
Warum bildet Wasser auf Flüssen und Seen Eis?
Bei kalten Temperaturen können sich dicke Eisschichten auf Seen und Flüssen bilden. Wenn Wasser nicht unter Druck steht, liegt sein Gefrierpunkt bei null Grad. Dass Eis dann oben schwimmt und nicht untergeht, hat einen einfachen Grund: Wasser ist in festem Zustand leichter als in flüssigem.
Welche Bedeutung hat das Eis auf der Wasseroberfläche?
Die Wassermoleküle sind nach Stärke der Van-der-Waals-Kräfte (von blau = schwach nach rot = stark) eingefärbt. Diese Wechselwirkungen sind für die Dichte-Anomalie von Wasser verantwortlich und sorgen somit dafür, dass Eis auf der Wasseroberfläche schwimmt (Copyright: Tobias Morawietz und Andreas Singraber).
Wie kalt kann fließendes Wasser werden?
Theoretisch gefriert Wasser bei 0 Grad. Manche Umstände lassen es auch bei tieferen Temperaturen flüssig sein. Doch bei minus 48,3 Grad ist nun wirklich Schluss. Aber auch salzfreies Wasser gefriert erst weit unter null, wenn es extrem sauber ist.
Wie entsteht das Eis auf der Seeoberfläche?
Es ist in der Tat so, dass durch den direkten Kontakt zwischen Seeoberfläche und Luft, die (sehr kalte) Luft dem Wasser innere Energie entzieht. Das Wasser kühlt sich dadurch zunächst auf 0°C ab und gefriert schließlich. Da Eis auf dem Wasser schwimmt, wirkt es zwischen Wasser und Luft als isolierende Schicht und verlangsamt den Gefrierprozess.
Was liegt daran an der besonderen Eigenschaft des Wassers?
Und das liegt an einer besonderen Eigenschaft des Wassers: Kaltes Wasser ist leichter als warmes Wasser. Deshalb bildet sich oben auf dem See eine Eisschicht, auf der wir Schlittschuhlaufen können. Das wärmere Wasser sinkt dagegen zum Grund des Sees hinab.
Warum bleibt das kälteste Wasser an der Oberfläche?
Das kälteste Wasser bleibt nun an der Oberfläche, und durch die kalte Luft wird es immer weiter abgekühlt, so dass sich an der Oberfläche die Eisschicht bildet. Aber auch die Tatsache, dass das Wasser von oben gekühlt wird, ist nicht zu vernachlässigen.
Wie warm ist das Wasser unter der Eisdecke am See?
Unter der wie auch immer dicken Eisschicht kommt das 1 Grad warme Wasser etwas tiefer das 2 Grad warme Wasser usw. bis zum Seegrund, wo es vier Grad warm ist. Erst wenn durch lange und starke Kälteperioden auch dieses Wasser sich abkühlt und die Eisdecke langsam den Grund erreicht, gefriert auch dieses Wasser am Grund des Sees.