Unterkühltes Wasser

In einem alten Eintrag berichtete ich über ein Experiment mit einer unterkühlten Flüssigkeit. Durch Zufall haben wir herausgefunden, dass man einen Aspekt jenes Experimentes auch mit gewöhnlichem Wasser beobachten kann, nämlich die Kristallisation einer unterkühlten Flüssigkeit. Nur tritt dabei keine spektakuläre Erwärmung ein wie im Fall der Natriumacetatlösung.

Wir legen jeweils transparente Flaschen voll Wasser auf ein Wellblechdach im Freien, damit es durch das Sonnenlicht desinfiziert wird („SODIS“-Methode). Die Flaschen bleiben über Nacht draussen, auch im Winter, wenn es gefriert. (Im hiesigen Hochlandklima haben wir auch dann tagsüber sehr intensive Sonneneinstrahlung.)
An einem kalten Morgen holten wir eine solche Flasche ins Haus und begannen Wasser daraus in ein Glas zu giessen. Das Wasser in der Flasche war nicht gefroren; aber sobald es ausfloss, begannen sich in der Flasche Eiskristalle zu bilden, bis sie ganz voll Eis war. Man kann den Prozess auch durch Umrühren mit einem Löffel auslösen; oder durch Schütteln der geschlossenen Flasche, sofern sich etwas Luft darin befindet.
Das Wasser in der Flasche war also offenbar unterkühlt gewesen. D.h. seine Temperatur lag mehrere Grade unter dem Gefrierpunkt, und es war trotzdem in flüssigem Zustand geblieben.

Hier haben wir eine Flasche mit solch unterkühltem Wasser:

Flasche mit Wasser

Der folgende Filmausschnitt zeigt den Kristallisationsvorgang: (Das Video braucht evtl. längere Zeit zum Laden.)

Kristallisation

Und hier das Ergebnis:

Wasser gefroren

Ich nehme an, dass das Experiment auch unter anderen klimatischen Bedingungen durchgeführt werden kann (z.B. im Gefrierfach des Kühlschranks). Es müssten dazu aber wahrscheinlich folgende Bedingungen erfüllt sein:
– Die Flasche sollte möglichst keine Luft enthalten.
– Sie muss während des Kühlvorgangs vollständig ruhig liegen.
– Die Kühltemperatur sollte nicht allzu kalt sein. Im Klima unserer Gegend sinkt die Temperatur nachts jeweils von etwa 10 Grad über Null (beim Einnachten) auf etwa 4 bis 7 Grad unter Null (frühmorgens). Das Wasser ist also während etwa acht Stunden einem mässigen Frost ausgesetzt.

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