Glasglocke über Schale mit Wasser

[Mr.Dallimann]

Liebe Kollegen,
sorry, wenns so einen thread schon geben sollte, über SuFu war nix zu finden..

Unter einer Glasglocke befindet sich eine Schale mit Wasser.
Was passiert, wenn die Luft unter der Glasglocke abgesaugt wird?
a) Das Wasser beginnt zu Kochen, Temperatur steigt.
b) Das Wasser beginnt zu Kochen, Temperatur sinkt.
c) Das Wasser gefriert, Temperatur steigt.
d) Das Wasser gefriert, Temperatur sinkt.

Ich hab absolut keine Ahnung... Spontan hätte ich gesagt, nichts passiert.. also die klassische Antwort e)...
b) und c) scheinen mir suspekt.. naja..

Wäre cool, wenn sich jemand erbarmt

Gruß Christian
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BU: 18./19.04.2007 :
FQ: 26./27.06.2007 :

[Amok]

also, wasser fängt früher an zu kochen je weiter der Luftdruck sinkt. d.h. normaler Druck ist ja 1013mbar und Siedepunkt wäre 100°C, bei etwa 25mbar fängt das Kochen aber schon bei 10°C an, ergo die Temperatur fällt.

Hat man aber totales Vakuum, dann gefriert das Wasser. Bei etwa 6mbar, also 0,006bar hast du den Tripelpunkt, dort hat das Wasser dann 0°C und gefriert vollständig

Versuchstechnisch wäre b und d richtig, wenn man den kompletten Prozess inkl. Vakuumherstellung betrachtet, aber wenn man jetzt von reinem Vakuum ausgeht, dann wäre wohl d richtig, also gefriert und Temerpatur sinkt.

( Edit: Hab mir die Frage nochmal durchgelesen, ist etwas schwammig fomuliert, würde b nehmen, weil man anscheinend die Absenkung des Luftdruckes betrachtet, dort siedet das Wasser und die Temperatur fällt, aber wie gesagt, hat man komplettes Vakuum, dann gefriert es und die Temperatur ist auf 0°C gefallen, also b oder d, ich kann mich da nicht recht entscheiden, welchen Zustand die jetzt genau meinen )

( Edit2: Also ich würde b nehmen, beim Tripelpunkt ist das Wasser sowohl Gasförmig (es kocht), es gefriert zum Teil, und ist noch teils flüssig. Ich glaube aber kaum das die diesen speziellen Phasenpunkt meinen, weil sonst müsste es in einer Antwortmöglichkeit angegeben sein )

ersichtlich ist das alles an der Dampfdruckkurve

[crazymazy]

stümmt.

google einfach mal. da gibts so ne versuchsseite, wo das gut dargestellt ist

http://www.thur.de/philo/tanja/wasser.htm <-- glaube, dass es das war..
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BU: FQ: am Interview gescheitert

[MichiZH]

Also ganz klar ist mir das noch nicht, bzw. die Antwort eigentlich schon aber der ganze Prozess nicht.
Zuerst fängt das Wasser also an zu kochen und nimmt dazu Wärme aus der Luft auf? Und das passiert so lange, bis die Luft kalt genug ist(und der Druck genug tief), dass das Wasser gefriert? Was wäre dann der absolute Endzustand? Wasser gefroren, Luft kalt?
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BU: 25./26. April 2007
FQ: 03./04. Dezember 2007
Medical: 03. Januar 2008
=> 369. NFF (04. August 2008)

[ChristianNUE]

Hi Michi,

weil du jetzt gerade die Lufttemperatur erwähnst: Es geht in der CBT-Aufgabe nicht um die Lufttemperatur. Hab ich auch lange Zeit missverstanden. Aber es heißt in der Angabe es wird ein Thermometer ins Wasser gehalten. Also muss in den Antwortmöglichkeiten bzgl. der Temperatur wohl die Wassertemperatur gemeint sein.

Hier mal im Kurzüberblick zusammengefasst was unter der Käseglocke abgeht :

Durch das Absaugen der Luft sinkt der Luftdruck
Der Siedepunkt des Wassers sinkt (ist ja vom Luftdruck abhängig)

Bei genügend niedrigem Druck fängt das Wasser an zu sieden (bis jetzt hat sich die Wassertemperatur noch nicht signifikant verändert, wenn ich das richtig verstanden habe!)

Ab dem Zeitpunkt des Siedens fängt die Wassertemperatur an zu sinken, weil das Sieden Verdampfungswärme benötigt, diese Wärme wird dem restlichen Wasser entzogen, ergo: Die Temperatur des restlichen Wassers sinkt! Da aber weiter Luft abgesaugt wird, fällt der Druck und damit die nötige Temperatur dass Wasser siedet immer weiter. Das Wasser an der Oberfläche siedet also trotzdem weiter.

Irgendwann wurde dem restlichen Wasser soviel Wärme entzogen, dass es 0C erreicht (aufgrund des niedrigen Drucks müsste das restliche Wasser eigentlich auch schon früher erstarren, oder nicht?)
Aber auch beim Gefrieren kann das Restwasser noch Wärme abgeben die benötigt wird, dass das Wasser an der Oberfläche des Glases verdampfen kann. Deshalb verdampft das Wasser an der Oberfläche weiter, während das restliche Wasser im Glas gefriert. (Weiteres Beispiel: Wenn im Herbst Frost droht, werden die Obstbäume mit Wasser besprüht. Das Erstarren des Wassers auf den Blüten gibt soviel Wärme ab, dass die Blüten geschützt sind!)

Schlussendlich fängt das Eis an zu verdampfen (zu sublimieren). Jetzt müsste der Tripelpunkt erreicht sein, also der Punkt an dem Teile des Wassers fest, flüssig und gasförmig gleichzeitig sein können.

Ich hoffe das war einigermaßen richtig. Wenn nicht, korrigiert mich bitte.

By the way: Warum ist eigentlich eine Kelvin-Angabe zu geben wenn nach "Temperatur" gefragt wird? Ok Kelvin hat das Formelzeichen "T", aber soll das der entsprechende Hinweis sein, dass die Hälfte von 19C 146K sein soll? Wie müsste man denn fragen wenn man eine Celcius-Angabe als Antwort geben soll?

Gruß
Christian

[MichiZH]

Ich seh langsam dieses Technik Zeugs überhaupt nicht mehr...aber danke vielmals für Deine Erklärung. Einigermassen klarer ists mir schon aber ich dachte das Wasser muss Wärme von der Umgebungsluft aufnehmen um eben zu sieden oder nicht? Deswegen kühlt schlussendlich auch die Umgebungsluft ab?
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[ChristianNUE]

Och Michi ...

jetzt les nochmal den ersten Absatz meines letzten Posts! Es geht nicht um die Lufttemperatur! Es geht um die Wassertemperatur. Und ja, du hast völlig recht. Dass Wasser sieden kann muss Wärme ZUGEFÜHRT werden die aus der Umgebung entnommen wird. Die Umgebung ist in diesem Fall das restliche Wasser. Diesem wird also die Wärme ENTZOGEN. Ergo: Das Wasser an der Oberfläche siedet. Die Temperatur des restlichen Wassers sinkt! Mag schon sein, dass die Umgebungsluft auch kühler wird, aber um die Lufttemperatur ist imho in der Aufgabe NICHT gefragt!

Man möge mich eines besseren belehren sollte ich einem Irrtum unterliegen!

[MichiZH]

Doch doch hab Deinen ersten Satz gelesen aber wohl immer noch zu stur an meiner Vorstellung festgehalten.
Demfall akzeptiere ich das so, macht auch irgendwo noch Sinn. Danke nochmals für all die Antworten. Und Du sagst, Du seist kein Physik Crack
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[ChristianNUE]

Nein, bin ich echt nicht. Habe BWL studiert

Aber ich hab mir die gleichen Fragen gestellt wie du und nach passenden Antworten recherchiert Denk ja nicht, ich könnte das alles aus dem Stegreif beantworten, bin ja nicht hallo2

In diesem Sinne ... frohes Schaffen! Bald ist's ja auch bei dir vorbei!

[Spacefish]

Die Schmelztemperatur des Wassers bleibt also bei 0°C, egal wie weit der Druck abfällt? Gut zu wissen. Meh, hätte sich vielleicht doch gelohnt, zu den Experimentalphysik Vorlesungen zu gehen. ^^

[hallo2]

ne das stimmt nicht wenn der Druck immer niedriger wird sinkt auch die Schmelztemperatur

[ChristianNUE]

Diese Frage hatte ich in meinem Mega-Post auch angedeutet ... falls jemand bis zu dieser Stelle vorgedrungen ist ... hat aber noch keiner klargestellt.

Die Schmelztemperatur ist abhängig vom Druck. Je größer der Druck, desto niedriger die Schmelztemperatur. D.h. auf dem Mt. Everest braucht es mehr als 0C, dass Eis schmilzt (z.B. ab 5C)? Analog müsste Wasser dann aber auch schon bei Plus-Graden erstarren, um bei dem Bsp. zu bleiben also bei 4C.

Kann man das so sagen? Ist das korrekt?