Unterkühlung von Wasser (Gefrierpunkt bei bis zu -23°C)

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Unterkühlung von Wasser (Gefrierpunkt bei bis zu -23°C)

Beitragvon NeoXtrim » Freitag 11. Juli 2008, 14:07

hi, habe gelesen bei reinem wasser, d.h. ohne partikel und fehlender oberfläche (bspw. durch ein gefäß), kann wasser nur mehr oder weniger zufällig (durch bildung eienr oberfläche bei akkumulation vieler wasserteilchen) einen kristallisationsansatz finden und laut wikipedia bei bis zu -23°C ohne gefrieren existieren, denn im gegensatz zu dem schmelzpunkt, der bei 0°C (normaldruck) konstant sofort eintritt.

kann das jemand verifizieren bzw. noch etwas besser ausführen?


meine 2. frage ist nur eine kleine semantische: heisst es richtig glazigene prozesse oder glaziogene prozesse oder verstecken sich genaugenommen zwei verschiedene bedeutungen dahinter?


habe eben noch bei wiki (de) (http://de.wikipedia.org/wiki/Unterk%C3%BChlung_%28Thermodynamik%29)

Bei −5 °C müssen sich etwa 50.000 Wassermoleküle geordnet zusammenlagern, bevor der Eiskristall-Embryo stabil ist und weiter wachsen kann, bei −20 °C müssen es immer noch einige hundert sein und zufällige Anhäufungen dieser Größe sind immer noch recht unwahrscheinlich. Erst bei etwa −40 °C ist weiteres Wachstum zu erwarten, denn hier reichen bereits Cluster von 70 Molekülen.


und wiki (en) (http://en.wikipedia.org/wiki/Supercooling) nachgeschaut:

Water has a freezing point of 273.15 K (0 °C or 32 °F) but can be supercooled at standard pressure down to its crystal homogeneous nucleation at almost 231 K (−42 °C).[1] If cooled at a rate on the order of 106 K/s, the crystal nucleation can be avoided and water becomes a glass. Its glass transition temperature is much colder and harder to determine, but studies estimate it at about 165 K (−108 °C).[2] Glassy water can be heated up to approximately 150 K (−123 °C).[1] In the range of temperatures between 231 K (−42 °C) and 150 K (−123 °C) experiments find only crystal ice.


meine frage dazu wäre nun noch, ob dies grundlegend in einem gletscher auch anzunehmen wäre. natürlich gibt es dort partikel durch luftpartikel oder bspw. vulkanausbrüche auf der erde

aber ich habe eine doku vor einigen jahren gesehen, bei der über wasser im inneren eines gletschers berichtet wurde, das bei -10°C durch den gletscher floss und insofern dort gletscherhöhlen vorhanden sind, in denen forscher in dem gletscher diese glaziofluvialen bäche beobachten können, kann man doch von druck als grund nicht ausgehen oder liege ich da falsch?

und mir fällt dazu noch ein: wasser mit höherer kinetischer energie gefriert schlechter als jenes mit weniger!? richtige annahme? wenn ja, wie lässt sich das physikalisch erklären? (mehr kinetische energie bedeutet auch mehr energieabgabe wäre nötig? oder gibt es eine andere erklärung?)
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Beitragvon Arno » Samstag 12. Juli 2008, 15:40

Mir ist der Effekt bisher nicht aus der Glaziologie (aber: glazigen) bekannt, ich kann ihn mir aber theoretisch vorstellen, da bekannt ist, dass Schneeschmelzwasser (und damit wohl i.d.R. auch Gletscherschmelze) so elektolytarm sein kann, dass es sogar in gewissem Maß Lessivierung in Böden auslösen kann, auch wenn der pH-Wert des Bodens dies eigentlich nicht erlaubt.
Bekannt ist der Effekt aus der Meteorologie. Im mittleren Wolkenstockwerk finden sich unterkühlte Tropfen von Temperaturen bis ca. -20°, weil die Sublimationskerne fehlen.
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Beitragvon NeoXtrim » Samstag 12. Juli 2008, 17:23

das problem was ich bei der annahme in einem gletscher sehe ist, dass ja partikel aus der atmosphäre, vulkanismusteilchen oder sporen auch auf gletschern landen und mit in den gletscher gelangen, somit sollten diese gefrierkeime vorhanden sein

andererseits frage ich mich, ob solche partikel wirklich bis in die tiefste antarktis gelangen um dort abgelagert zu werden, oder eher schon viel eher an dem rand abgelagert werden, da dort niederschläge ja auch solche partikel frühzeitig aus der atmosphäre herunterbringen
zumindest stelle ich mir das so vor
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Beitragvon Arno » Samstag 12. Juli 2008, 17:37

ich sagte genau aus diesem Grund "sein kann". Die Fremdstoffe sind ja im Gletscher nicht gleichmäßig verteilt. Aber wie gesagt, mir war das Phänomen im Zusammenhang mit Gletschern nicht bekannt.
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Beitragvon Rexus » Samstag 12. Juli 2008, 22:20

Ist in einem Gletscher nicht vor allem der Druck der Grund für Wasser, welches unter dem Gefrierpunkt noch flüssig ist? Ich meine das ist doch der Ursprung für Detraktion...
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Beitragvon Arno » Mittwoch 16. Juli 2008, 13:18

falls Neo den Fernsehbeitrag, den er zitiert hat, richtig erinnert hat, stand das Wasser zum Zeitpunkt der Beobachtung nicht mehr unter Druck. Im abgeschlossenen Raum unter dem Gletscher ist flüssiges Wasser natürlich kein Problem, aber davon war nach meinem Verständnis nicht die Rede.
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Beitragvon NeoXtrim » Mittwoch 16. Juli 2008, 19:43

genau, das war das problem. die forscher liefen durch eine art höhle im gletscher, in dem ein gletscherbach floß, mit (wenn ich mich noch richtig erinnere) -5 oder sogar -10°C
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Re:

Beitragvon Poison » Donnerstag 12. Juli 2012, 16:10

Rexus hat geschrieben:Ist in einem Gletscher nicht vor allem der Druck der Grund für Wasser, welches unter dem Gefrierpunkt noch flüssig ist? Ich meine das ist doch der Ursprung für Detraktion...

So habe ich es auch beigebracht bekommen. 100 Punkte! ^^
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Re: Unterkühlung von Wasser (Gefrierpunkt bei bis zu -23°C)

Beitragvon Vanuatu » Dienstag 17. Juli 2012, 20:29

Superreines Wasser gefriert erst bei -38°C und das dann oft explosionsartig.
Ohne Gasbläßchen oder andere Kristallisationskeime wären mehrere-Hundert-Molekül Verbände notwendig um die Kristallisation aufrecht zu erhalten. Da sich die teilkristallinen Strukturen immer wieder auflösen wird es bei unter -20°C etwas zähflüssig (etwa wie Öl).
Derart reines Wasser in einem Gletscher zu finden ist aber nicht so wahrscheinlich (allerdings wenn in der Natur vorkommend dann sicher noch am ehesten dort), ich vermute also auch dass es sich bei dem von dir beschriebenen Phänomen um durch Druck verflüssigtes Wasser handelt.
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Re: Unterkühlung von Wasser (Gefrierpunkt bei bis zu -23°C)

Beitragvon tepui » Mittwoch 18. Juli 2012, 10:52

Meines Erachtens kann unterkühltes Wasser in einem Gletsche überhaupt nicht vorkommen.
Denn: In einem Gletsche steht jedes flüssige Wasser in Kontakt mit kristallinem Eis. Allein das liefert die Basis für die weitere Kristallisation, extra Keime sind dann nicht erforderlich.
Gruß,
tepui
(auch bei http://www.geoversum.de/forum/)
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