Gefrieren von Wasser
Wasser kann drei verschiedene Aggregatszustände einnehmen:
- flüssig als flüssiges Wasser, wie wir es kennen
- gasförmig als Wasserdampf
- fest als Eis
Unter verschiedenen Umweltbedingungen ändert Wasser die Übergangstemperaturen von einem Zustand in den anderen. Eine Rolle dafür spielt beispielsweise Druck oder verminderte Gravitation, auch die Luft in großen Höhen macht es beispielsweise unmöglich, dass Wasser zu kochen beginnt.
Andererseits kann Wasser unter besonderen Bedingung sehr weit unterkühlt werden, bis es friert. Fallweise sind Temperaturen von bis zu -23 °C möglich, bei denen das Wasser nicht friert, unter Druck liegt dieser Punkt oft noch weit niedriger.
Heißes Wasser gefriert in der Regel schneller als kaltes Wasser. Das nennt man den Mpemba Effekt. Auch Magnetfelder haben einen Einfluss auf den Schmelzpunkt von Eis.
Aber auch die Wasserbeschaffenheit selbst sorgt dafür, dass sich Gefrier- und Siedepunkt des Wassers verschieben.
Gefrieren von destilliertem Wasser
Destilliertes Wasser gefriert im Allgemeinen erst bei Temperaturen von -70 °C oder sogar darunter. Je höher der Reinheitsgrad des Wassers, desto tiefer liegt im Allgemeinen der Gefrierpunkt.
Ähnlich wie bei anderen Wasserarten kann der Gefrierpunkt aber durch unterschiedliche Umweltbedingungen und physikalische Gegebenheiten auch anders liegen. Druck, Magnetfelder und Sauerstoffgehalt der Luft wirken sich auch auf destilliertes Wasser aus.
Beim Gefrieren bildet destilliertes Wasser eine andere Kristallanordnung als gewöhnliches Wasser. Es kann auch an bestimmten Orten schnell spontan gefrieren, allerdings gefriert dann immer nur ein Teil des Wassers, der andere bleibt flüssig.
Die zahlreichen Anomalien und die Abhängigkeit von Umweltbedingungen macht es also unmöglich, einen exakten Gefrierpunkt für destilliertes Wasser anzugeben. Man kann aber davon ausgehen, dass, je reiner ein Wasser ist, desto niedriger der Gefrierpunkt ist und desto höher die Unterkühlungsfähigkeit liegt.