Lerninhalte finden
Features
Entdecke
Temperaturänderungen haben Auswirkungen auf das Volumen und die Dichte. Dabei weist Wasser jedoch eine Besonderheit auf. In diesem Artikel wird die Anomalie des Wassers definiert und anhand von Beispielen erklärt.
Lerne mit Millionen geteilten Karteikarten
Leg kostenfrei losEntscheide, bei welcher Temperatur Wasser die größte Dichte aufweist.
Was ist die Anomalie des Wassers?
Was passiert mit dem Volumen von Wasser, wenn es gefriert?
Warum schwimmen Eisberge auf dem Wasser?
Bei welcher Temperatur hat Wasser seine höchste Dichte?
Warum ist die Sprengkraft von Wasser in Rohren gefährlich?
Was passiert mit der Dichte von Wasser, wenn es unter 4 °C abkühlt?
Welche Struktur sorgt bei Wasser für die Dichteanomalie?
Entscheide, bei welcher Temperatur Wasser die größte Dichte aufweist.
Was ist die Anomalie des Wassers?
Was passiert mit dem Volumen von Wasser, wenn es gefriert?
Warum schwimmen Eisberge auf dem Wasser?
Bei welcher Temperatur hat Wasser seine höchste Dichte?
Warum ist die Sprengkraft von Wasser in Rohren gefährlich?
Was passiert mit der Dichte von Wasser, wenn es unter 4 °C abkühlt?
Welche Struktur sorgt bei Wasser für die Dichteanomalie?
Schreib bessere Noten mit StudySmarter Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Review generated flashcards
Erstelle unlimitiert Karteikarten auf StudySmarter
Team Anomalie des Wassers Lehrer
Wasser ist eine ganz besondere Flüssigkeit, ohne die kein einziges Lebewesen auf dieser Erde existieren könnte. Du benötigst es zum Spülen, Kochen und zum Trinken.
Somit bestimmt Wasser unseren Alltag und unterscheidet sich dabei auch von allen anderen Flüssigkeiten. Eine Besonderheit liegt in der Anomalie des Wassers, die etwa dafür sorgt, dass Fische im Winter auch ohne Wärme im Wasser überleben.
Die Anomalie des Wassers gibt an, dass Wasser nur bis zu einer Temperatur von 4 °C sein Volumen verringert. Wenn Wasser ab 4 °C weiter erwärmt oder abkühlt, wird das Volumen wieder größer und seine Dichte sinkt. Dieser Zustand wird auch Dichteanomalie genannt.
Ohne die Anomalie des Wassers wäre Leben in den Ozeanen für die meisten Lebewesen gar nicht erst möglich.
Bei jeder Flüssigkeit ändert sich die Dichte, wenn die Temperatur erhöht oder abgesenkt wird. Bei einer Temperaturerhöhung nimmt die Dichte zwangsläufig ab, während sie bei einer Abkühlung zunimmt. Generell gilt für alle Flüssigkeiten: Kühlt etwas ab, verringert sich das Volumen und die Dichte wird größer. Nur das Wasser bildet hierbei eine Ausnahme.
Träfe diese Regel nämlich darauf zu, würde kaltes Wasser aufgrund der niedrigen Temperaturen ständig nach unten absinken. Im Meer könnten dadurch beispielsweise viele Fische, aber auch Korallen und Lebewesen auf dem Meeresboden, gar nicht erst existieren. Dass das jedoch nicht der Fall ist, liegt an der Sonderrolle, die das Wasser einnimmt:
Wenn Wasser abgekühlt wird, steigt seine Dichte nur bis zu einer Temperatur von 4 °C. Sobald diese Temperatur erreicht ist, bewirkt eine weitere Abkühlung nicht mehr, dass die Dichte steigt. Im Gegenteil, die Dichte nimmt wieder ab. Dadurch hat Wasser also seine höchste Dichte, mit 
und damit verbunden auch sein kleinstes Volumen bei 4 °C. Dadurch kann es auf dem Meeresboden niemals kälter als 4 °C werden.
Abb. 1: Wassertemperatur in Abhängigkeit von der Tiefe und Jahreszeit
Wasser ist die einzige Flüssigkeit, welche diese einzigartige Eigenschaft besitzt.
Warum besitzt Wasser eine Dichteanomalie? Wasser besteht aus sogenannten Clustern, welche durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten werden.
Bei einer Temperaturzunahme nimmt die Wärmebewegung zu, weshalb sich diese Wasserstoffbrückenbindungen wieder lösen. Wenn Wasser abkühlt, nimmt die Wärmebewegung ab und es lagern sich immer mehr Teilchen an den Clustern an. Demnach werden die Cluster immer größer. Währenddessen verringern sich die Abstände zwischen den einzelnen Teilchen, weshalb es zu einer Zusammenziehung kommt.
Diese beiden Effekte sind bei einer Temperatur von 4 °C noch im Gleichgewicht. Wird die Temperatur von 4 °C hingegen unterschritten, ist die thermische Zusammenziehung im Vergleich zur Vergrößerung der Cluster nur noch gering. Ab diesem Zeitpunkt steigt wieder das Volumen und die Dichte nimmt ab.
Die folgenden Beispiele zeigen, wo du die Dichteanomalie des Wassers in der Natur und im Alltag wiederfindest.
Eisberg
Hast du dich jemals gefragt, wie riesige Eisberge auf der Wasseroberfläche schwimmen können, ohne unterzugehen? Das liegt ebenfalls an der Dichteanomalie des Wassers.
Während Wasser in flüssiger Form eine weitaus höhere Dichte besitzt, sieht das im festen Zustand ganz anders aus. Beim Wechsel des Aggregatzustandes von der flüssigen zur festen Form (also von Wasser zu Eis), nimmt die Dichte schlagartig ab und das Volumen zu. Dadurch wird das Eis mit einer niedrigeren Dichte nach oben getrieben und verbleibt dort auch. Somit ist der Dichteunterschied zwischen dem flüssigem und festen Aggregatzustand von Wasser der Auslöser für dieses Naturphänomen.
Eisberge bestehen aus Süßwasser, also aus Schnee, während das Meerwasser sich aus Salzwasser zusammensetzt. Der Dichteunterschied ist hier also etwas größer.
Sprengkraft von Wasser
Wasser besitzt eine enorme Sprengkraft, welche dementsprechend auch einen erheblichen Schaden anrichten kann. Dies ist der Anomalie des Wassers geschuldet: Wenn Wasser in Rohrleitungen abkühlt, wird sein Volumen zunächst kleiner. Bis zu einer Temperatur von 0 °C ist das unproblematisch, da das Wasser bis hierhin noch flüssig ist.
Sobald eine Temperatur von 0 °C unterschritten wird, gefriert das flüssige Wasser zu Eis. Das führt zu einer schlagartigen Änderung der Dichte und des Volumens. Während die Dichte kleiner wird, wird das Volumen schlagartig größer und führt dann zu einer Sprengwirkung. Diese Eigenschaft ist sowohl ein Vorteil als auch ein Nachteil. Während die Sprengwirkung des Wassers zur Lockerung von Ackerböden vorteilhaft ist, muss bei Wasserrohren dieser Umstand beachtet werden, damit die Rohre keinen Schaden nehmen.
Hast du schon einmal eine volle Glasflasche ins Gefrierfach gestellt, um dann leider merken zu müssen, dass sie geplatzt ist? Das hängt mit der Sprengkraft des Wassers zusammen. Deshalb solltest du am besten niemals eine volle Glasflasche ins Gefrierfach stellen.
Melde dich kostenlos an, um Zugriff auf all unsere Karteikarten zu erhalten.
Wie viele Anomalien des Wassers gibt es?
Es gibt eine Anomalie des Wassers, diese beschreibt die Dichteanomalie. Die Dichteanomalie gibt an, dass Wasser bei 4 °C seine höchste Dichte besitzt und beim Überschreiten oder Unterschreiten dieser Temperatur die Dichte wieder abnimmt und das Volumen größer wird.
Warum hat Wasser eine Anomalie?
Wasser besitzt Cluster, an die sich die Teilchen anheften. Die einzelnen Cluster sind hierbei mithilfe von Wasserstoffbrückenbindungen verbunden. Wenn Wasser abgekühlt wird, kommt es zu einer thermischen Zusammenziehung, also die Abstände zwischen den Teilchen und Clustern nehmen ab. Im selben Schritt jedoch heften sich mehr Teilchen an die Cluster, weshalb diese größer werden. Ab einer Temperatur von 4 °C stehen diese beiden Effekte nicht mehr im Gleichgewicht und die Vergrößerung der Cluster dominiert.
Warum hat Wasser bei 4 °C die höchste Dichte?
Wasser hat bei 4 °C die höchste Dichte, da bis zu diesem Punkt die thermische Zusammenziehung noch gegen die Vergrößerung der Cluster dominiert. Also die Abstände zwischen den einzelnen Teilchen sind bei 4 °C am geringsten.
Was versteht an unter Anomalie?
Eine Anomalie beschreibt eine Abweichung von einer Norm bzw. von etwas, was als Normal erachtet wird. Im Falle der Anomalie des Wassers wird hiermit beschrieben, dass das Verhalten von Wasser von anderen Flüssigkeiten abweicht und eine eigenartige Art besitzt.
Bei StudySmarter haben wir eine Lernplattform geschaffen, die Millionen von Studierende unterstützt. Lerne die Menschen kennen, die hart daran arbeiten, Fakten basierten Content zu liefern und sicherzustellen, dass er überprüft wird.
Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
Lerne Lily kennen
Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
Lerne Gabriel kennen
Schule 
Studium 
Ausbildung 
Karteikarten 
StudySmarter AI 
Notizen 
Lernplan 
Spaced Repetition 
Lernsets 
Finde einen Job 
Studentenrabatte 
Ausbildungen 
Magazine 
Mobile App 
Für Unternehmen