GKR-Forum

a_6.jpg a_6.jpg

#1

Forscher finden den wahren Gefrierpunkt von Wasser

in Aus der Welt der Wissenschaft 24.11.2011 23:32
von franzpeter | 8.711 Beiträge

24. November 2011
Chemie Materialforschung Natur
Physik Minus 48 Grad – Forscher finden den wahren Gefrierpunkt von Wasser
Von Jan Oliver Löfken
Ohne Verunreinigungen erstarrt Wasser erst weit unter Null Grad – Entdeckung hat Bedeutung für Klimamodelle

Simulierte Eiskristalle - Berechnungen zeigen Strukturen der Wassermoleküle

© University of UtahSalt Lake City (USA)

- Wären Seen und Flüsse mit absolut reinem Wasser gefüllt, würden sie in unseren Breiten niemals zufrieren. Denn der wahre Gefrierpunkt von Wasser liegt nicht bei null Grad Celsius, sondern weit tiefer: bei minus 48 Grad. Diesen Wert ermittelten nun amerikanische Physikerinnen mit aufwendigen Computersimulationen. Wie sie in der Zeitschrift "Nature" berichten, ordnen sich die Wassermoleküle bei dieser Temperatur abrupt zu kleinen Verbünden zusammen. Ausgehend von diesen kann die unterkühlte Flüssigkeit dann komplett erstarren.
"Wir lösen damit das sehr alte Rätsel von den Prozessen im tief unterkühlten Wasser", sagt Valeria Molinero von der University of Utah in Salt Lake City. Zusammen mit ihrer Kollegin Emily Moore simulierte sie das Verhalten von zehntausenden Wassermolekülen mit aufwendigen Berechnungen im Computer. Gefüttert mit allen wichtigen physikalischen Eigenschaften von Wasser zeigten ihre Modelle detailliert das Bindungsverhalten der Wassermoleküle. So kommt es bei minus 48 Grad zur Bildung sogenannter Tetraeder-Strukturen, in denen sich ein Wassermolekül über relativ schwache Bindungen mit vier weiteren Molekülen verknüpft. Ausgehend von dieser Zusammenballung erstarrt dann reines Wasser zu Eiskristallen.

Auf dem ersten Blick haben diese Ergebnisse keinen Einfluss auf natürliche Wasservorkommen. Denn in Seen und Flüssen sind immer Minerale im Wasser gelöst oder sonstige Verunreinigungen vorhanden. An diesen bilden sich bereits bei Null Grad Celsius erste sogenannte Kondensationskeime, die zu größeren Eiskristallen heranwachsen. Doch in der Atmosphäre konnte bereits unterkühltes Wasser beobachtet werden, das selbst weit unter dem klassischen Gefrierpunkt flüssig blieb. Doch wie die neue Studie nun zeigt, ist diesem Phänomen bei Temperaturen unter minus 48 Grad eine natürliche Grenze gesetzt.


Da flüssiges Wasser einfallende Strahlung ganz anders reflektiert als Eiskristalle, hat der Aggregatzustand von Wasser einen Einfluss auf das Erdklima. "Dazu muss man vorhersagen, wie viel Wasser in der Atmosphäre flüssig ist oder sich im festen, kristallinen Zustand befindet", sagt Molinero. So könnten auf der Basis der neuen Ergebnisse nun genauere Strahlungsbilanzen in Klimaprognosen einfließen.

© Wissenschaft aktuell


Mit freundlichen Grüßen
franzpeter
nach oben springen

#2

RE: Forscher finden den wahren Gefrierpunkt von Wasser

in Aus der Welt der Wissenschaft 24.11.2011 23:38
von franzpeter | 8.711 Beiträge

Donnerstag, 24. November 2011Tödlicher Eisfinger: Kamerateam der BBC filmt erstmals Entstehung eines Solezapfens unter Wasser



Standbild aus den Aufnahmen der BBC. | Copyright: bbc.co.uk


London/ England - Wenn die Salz-Wasser-Lösung des Meereswassers gefriert, so entsteht dabei kein gewöhnliches Eis, wie man es aus dem eigenen Gefrierfach oder auf Süßwasser-Gewässern kennt, sondern ein dichter Klumpen, der eher einem mit Meerwasser getränkten Schwamm gleicht, aus dem die gelösten Salze in Form der sogenannten Sole durch unzählige Kanäle austreten und so den Zapfen stetig anwachsen lassen. Jetzt ist es Naturfilmern der BBC erstmals gelungen, die Entstehung dieses erstaunlichen Phänomens auf Film zu dokumentieren.


Die Zeitraffer-Aufnahmen gelangen dem Team um Kameramann Hugh Miller, das für die Doku-Serie "Frozen Planet" (Gefrorener Planet) unter der Eisdecke vor Little Razorback Island im antarktischen Ross-Archipel drehte. "Als wir die Gegend um die Insel tauchend erkundeten, entdeckten wir drei oder vier breites vorhandene Solezapfen und einer davon war gerade dabei neu zu entstehen", berichtet Miller gegenüber BBC News. "Der ganze Prozess dauerte kaum sechs Stunden und alles passierte direkt vor unseren Augen."

"Im Winter sinken die Temperaturen an der Eisoberfläche auf bis zu minus 20 Grad Celsius, während das Meerwasser selbst nur minus 1,9 Grad kalt ist", erläutert der Polar-Ozeanograf Dr. Mark Brandon gegenüber der BBC die Entstehung derartiger Solezapfen. "Wärme aus der wärmeren See fließt also in Richtung der deutlich kälteren Luft und lässt dabei von unten her Eis entstehen. Das Salz, bzw. die Sole in der auf diese Weise neu entstanden Eisschicht konzentriert sich und wird durch winzige Kanäle und Öffnungen im Eis herausgepresst. Da diese Sole sehr viel kälter und salziger ist als das sie umgebende Wasser, ist sie auch deutlich dichter, und sinkt im Wasser nach unten. Beim Austritt aus dem Eis kommt die Sole nun jedoch in Kontakt mit dem kälteren Meerwasser und gefiert selbst zu dem sich immer weiter Richtung Meeresboden fortsetzenden Zapfen. Wo dieser in Kontakt mit der Oberfläche kommt, umschließt er auch das dortige Leben mit einem tödlichen Eispanzer.

Die Originalaufnahmen der BBC finden Sie HIER http://www.bbc.co.uk/nature/15835014

Grenz|Wissenschaft-aktuell


Mit freundlichen Grüßen
franzpeter
nach oben springen


Besucher
0 Mitglieder und 3 Gäste sind Online

Wir begrüßen unser neuestes Mitglied: menno1
Forum Statistiken
Das Forum hat 2713 Themen und 12956 Beiträge.

Heute waren 0 Mitglieder Online:

Besucherrekord: 71 Benutzer (12.03.2015 19:47).

Xobor Einfach ein eigenes Forum erstellen | ©Xobor.de