Wie hoch ist die Sublimationsrate von Wasser bei 20 Grad Celsius?

Question

Wie hoch ist die Sublimationsrate von Wasser bei 20 Grad Celsius?

Antwort

Verwandte Fragen

Physikalische Erklärung der Wasseranomalie?

Erkläre die Dichte von Wasser.

Warum gefriert Wasser? Fünf richtige Annahmen.

Accepted Answer

Die Sublimationsrate von Wasser bei 20 °C (Raumtemperatur) ist extrem gering, da Wasser unter Normaldruck (1 atm) bei dieser Temperatur nicht direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, sondern normalerweise schmilzt. Dennoch findet Sublimation auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts statt, etwa bei Eis in der Tiefkühltruhe („Gefrierbrand“), aber bei 20 °C liegt Wasser normalerweise als Flüssigkeit vor. Für Eis bei 20 °C (also unterhalb des Schmelzpunktes, was in der Praxis selten ist) kann die Sublimationsrate mit der sogenannten Hertz-Knudsen-Gleichung abgeschätzt werden. Die Rate hängt ab vom Dampfdruck des Eises und der Temperatur. **Typische Werte:** - Bei −10 °C liegt die Sublimationsrate von Eis bei etwa 1 mm pro Monat. - Bei −1 °C sind es etwa 1 mm pro Woche. - Bei 0 °C (Schmelzpunkt) ist die Sublimationsrate maximal, bevor das Eis schmilzt. **Bei 20 °C:** Da Eis bei 20 °C unter Normaldruck nicht stabil ist, sondern sofort schmilzt, ist die Sublimationsrate praktisch nicht relevant. Flüssiges Wasser sublimiert bei 20 °C praktisch nicht, sondern verdunstet (Verdampfung). **Fazit:** Die Sublimationsrate von Wasser (Eis) bei 20 °C unter Normaldruck ist vernachlässigbar, da Eis bei dieser Temperatur schmilzt und nicht sublimiert. Die Verdunstungsrate von flüssigem Wasser bei 20 °C beträgt typischerweise etwa 0,1–0,2 g/m²/h, aber das ist keine Sublimation, sondern Verdampfung. **Weitere Informationen:** - [Wikipedia: Sublimation (Chemie)](https://de.wikipedia.org/wiki/Sublimation_(Chemie)) - [Wikipedia: Verdunstung](https://de.wikipedia.org/wiki/Verdunstung)

Accepted Answer

Die Anomalie des Wassers bezieht sich auf die ungewöhnlichen Eigenschaften von Wasser, insbesondere auf die Tatsache, dass es in seiner festen Form (Eis) eine geringere Dichte hat als in seiner f... [mehr]

Accepted Answer

Die Anomalie des Wassers bezieht sich auf die ungewöhnlichen Eigenschaften von Wasser, insbesondere auf die Tatsache, dass es in seiner festen Form (Eis) eine geringere Dichte hat als in seiner flüssigen Form. Dies führt dazu, dass Eis auf Wasser schwimmt, was in der Natur bedeutende Auswirkungen hat. Die physikalische Erklärung dieser Anomalie liegt in der Wasserstoffbrückenbindung. Wasser (H₂O) ist ein polares Molekül, das bedeutet, dass es eine ungleiche Verteilung der Elektronen hat, was zu einer partiellen positiven Ladung an den Wasserstoffatomen und einer partiellen negativen Ladung am Sauerstoffatom führt. Diese Polarität ermöglicht es, dass Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen gebildet werden. In der flüssigen Phase sind die Wasserstoffbrückenbindungen dynamisch und brechen und bilden sich ständig neu, was zu einer relativ kompakten Anordnung der Moleküle führt. Wenn Wasser jedoch gefriert, bilden sich stabile Wasserstoffbrückenbindungen, die eine offene, hexagonale Struktur erzeugen. Diese Struktur hat mehr Platz zwischen den Molekülen, was zu einer geringeren Dichte führt. Diese Anomalie hat wichtige ökologische und klimatische Auswirkungen, da sie das Überleben von aquatischen Lebensformen im Winter ermöglicht, indem sie eine isolierende Schicht aus Eis bildet, die den darunter liegenden Wasserbereich vor dem Gefrieren schützt.

Accepted Answer

Die Dichte von Wasser ist ein Maß dafür, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen enthalten ist. Bei 4 Grad Celsius hat Wasser seine maximale Dichte von etwa 1 Gramm pro Kubikzentimeter (... [mehr]

Accepted Answer

Die Dichte von Wasser ist ein Maß dafür, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen enthalten ist. Bei 4 Grad Celsius hat Wasser seine maximale Dichte von etwa 1 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) oder 1000 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Diese Dichte kann jedoch durch Temperatur und Druck beeinflusst werden. Wenn Wasser erwärmt wird, dehnt es sich aus und die Dichte nimmt ab. Umgekehrt nimmt die Dichte zu, wenn Wasser abgekühlt wird, bis es 4 Grad Celsius erreicht. Unter 0 Grad Celsius gefriert Wasser und bildet Eis, das eine geringere Dichte hat als flüssiges Wasser, weshalb Eis auf Wasser schwimmt. Die Dichte von Wasser ist auch ein wichtiger Faktor in vielen wissenschaftlichen und technischen Anwendungen, einschließlich der Hydrodynamik, der Chemie und der Umweltwissenschaften.

Accepted Answer

Wasser gefriert aufgrund mehrerer physikalischer und chemischer Eigenschaften. Hier fünf richtige Annahmen, die diesen Prozess erklären: 1. **Temperatur und kinetische Energie**: Wenn die T... [mehr]

Accepted Answer

Wasser gefriert aufgrund mehrerer physikalischer und chemischer Eigenschaften. Hier fünf richtige Annahmen, die diesen Prozess erklären: 1. **Temperatur und kinetische Energie**: Wenn die Temperatur des Wassers sinkt, verringert sich die kinetische Energie der Wassermoleküle. Bei 0 °C oder darunter bewegen sich die Moleküle langsamer und können sich nicht mehr frei bewegen. 2. **Wasserstoffbrückenbindungen**: Wasser bildet Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen. Bei sinkenden Temperaturen stabilisieren sich diese Bindungen, was zur Bildung einer festen Struktur führt, die Eis ist. 3. **Dichteanomalie**: Wasser hat eine Dichteanomalie, die bewirkt, dass Eis weniger dicht ist als flüssiges Wasser. Dies führt dazu, dass Eis auf Wasser schwimmt und die Bildung von Eis an der Oberfläche beginnt. 4. **Phasenübergang**: Der Gefrierprozess ist ein Phasenübergang von der flüssigen in die feste Phase. Dies geschieht, wenn die thermische Energie des Wassers nicht mehr ausreicht, um die Moleküle in der flüssigen Phase zu halten. 5. **Umgebungsdruck**: Der Druck hat ebenfalls Einfluss auf den Gefrierpunkt von Wasser. Bei erhöhtem Druck kann der Gefrierpunkt sinken, während er bei niedrigem Druck steigen kann. Diese Annahmen helfen, den physikalischen Prozess des Gefrierens von Wasser zu verstehen.