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BoundnChains
Gast
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 BoundnChains Verfasst am: 02. Dez 2005 17:00 Titel: 1 einsamer Liter Wasser im All |
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Hallo alle zusammen da draußen, hoffe, euch gehts gut.
Ich hab ne Frage zu einem Liter Wasser, der sich im All befindet
Zu ersteinmal 2 Feststellungen bz. dem verhalten von Wasser:
1) bei unter 0°C gerfriert es und
2) wenn man es in einem Gefäß in einem Luftdichten raum stellt und dann darin ein Vakuum erzeugt, fängt es langsam an zu kochen
(Das hab ich mal gehört, ich glaube das stimmt auch so, weil der Siedepunkt einer Flüssigkeit sinkt ja bei niedrigem Druck)
Jetzt zum All:
1) ca. 2K(=-270 Grad=Arschkalt)
2)wenige H- Atome/cm³(=fast vollständiges Vakuum)
Gedankenexperiment:
Was passiert, wenn man einen Liter Wasser im All auskippt???
a) Wasser fängt an zu kochen(Vakuum, s.oben)
b) Wasser gefriert(s. auch oben)
c) erst gefriert es, dann beginnt es zu kochen bis es verdampft ist
d) Wasser ist weiblich und kann sich nicht entscheiden, ist am Ende total frustriert, weil es nicht beides gleichzeitig kann(gefrieren und kochen) und entschließt sich deswegen einfach überhaupt nichts zu tun
Greetz, BoundnChains
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 02. Dez 2005 18:18 Titel: |
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Aus dem Phasendiagramm sieht man, dass bei normalen Temperaturen ein Phasenübergang von Flüssig nach gasförmig stattfinden wird, wenn der Druck verringert wird. Daher wird das Wasser in das Vakuum verdampfen. Ein Temperaturgleichgewicht auf 2K kann sich nicht so schnell einstellen, da Wärme nur durch Strahlung abgegeben werden kann.
Ist aber ohne Gewähr !
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Schrödingers Katze
Anmeldungsdatum: 10.07.2005
Beiträge: 695
Wohnort: Leipzig
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| Schrödingers Katze Verfasst am: 02. Dez 2005 20:33 Titel: |
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Da wäre noch was zu ergänzen:
Meine bescheidenen Kenntnisse über die "Temperatur" des Alls besagen, dass es keine hat. Temperatur ist an Teilchen gebunden, quasi an den Durchschnitt der Energien deiner H2-Moleküle. OK, aber das Wasser steht mit diesen Wasserstoffmolekülen in keinerlei Wechselwirkung, sondern die Temperatur hängt vielmehr davon ab, ob es sich in einem Planetenschatten oder unter direkter Sonneneinstrahlung befindet. Ersterenfalls würde eine bedrohliche Annäherung an den Nullpunkt erfolgen, auch wenn die Teilchen aufgrund des fehlenden äußeren Druckes bereits weit außeinander verteilt wären. Bestenfalls bekommt man kleine harte Schneeflocken. Letzterenfalls würden sie - ebenfalls weit verstreut - zusätzlich langsam aber sicher - ich würde am liebsten "glühen" sagen, auch wenn das natürlich nicht stimmt - mächtig warm werden, und daher endgültig den Zusammenhalt verlieren.
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 02. Dez 2005 20:58 Titel: |
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Natürlich kann auch der leere Raum eine Temperatur haben. Er ist eben nicht leer sondern mit Hohlraumstrahlung erfüllt, auch bekannt als kosmische Hintergrundstrahlung. Jede Strahlung, sofern sie im Gleichgewicht mit emmitierenden und absorbierenden Atomen steht, gehorcht dem Planckschen Strahlungsgesetz und hat irgendwo ein Energiemaximum. Die Temperatur des Universums entspricht so etwa 2,7 K.
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Gast
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| Gast Verfasst am: 03. Dez 2005 20:23 Titel: |
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Danke für den Beistand schnudl.
Deine Antwort(und Diagram) finde ich bestechend überzeugend
Ich hab mich vor posten dieses Artikels(und auch danach) noch ein bisschen schlau gemacht und in meinem Freundes- und Bakanntenkreises rum gefragt:
Mein Chemie-Lehrer hatte keine Ahnung
Mein Physik- Lehrer tippt auf gefrieren(war sich aber nicht sicher)
Meine Freunde meinten es würde gefrieren(, sie meinten, das hätte die NASA(...) mal probiert und es wäre gefroren, Angaben ohne Gewähr)
Sorry, dass ich 2K geschrieben hab, anstatt 2,7K(*wie peinlich*), ich hoffe du kannst mir das verzeihen...
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nervensäge
Anmeldungsdatum: 30.11.2005
Beiträge: 26
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| nervensäge Verfasst am: 03. Dez 2005 21:15 Titel: |
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Viel peinlicher aber die Antworten deiner Lehrer! 
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Gast
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| Gast Verfasst am: 03. Dez 2005 21:24 Titel: |
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Das Wasser kocht zuerst, wegen des niedrigen Druckes, aber irgendwann gefriert es dann auch, weil die verdampften Wassermoleküle der übrigen Flüssigkeit irgendwann auch den letzten Rest an Energie entziehen.
Und das hab ich mir nicht ausgedacht oder so, dass stimmt wirklich:-)
Bei Clever (so ne Show im fernsehen) haben die mal einen Topf mit Wasser unter eine Glasglocke gestellt und die Luft abgesaugt, um genau diese Frage zu beantworten. Das Wasser fing zunächst an zu kochen und ist dann fast schlagartig gefroren! (Sogar im Studio, ohne 2,7°K Temperatur).
Der eine oder andere hats vielleicht gesehen, sonst mal googlen, da findet man doch bestimmt was darüber!
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Gast
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| Gast Verfasst am: 03. Dez 2005 21:35 Titel: |
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Ich bin mir nicht sicher, ob sich das so ohne weiteres auf das Problem übertragen lässt. Beim Absaugen mit einer Vakuumpumpe pumpt man unweigerlich auch Wasser-Moleküle mit heraus. Da diese die höchstenergetischen sind (die bereits verdunstet sind) wird dadurch die Verdunstung massiv gefördert, so dass eine starke Abkühlung eintritt.
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 03. Dez 2005 23:15 Titel: |
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| Anonymous hat Folgendes geschrieben: | Das Wasser kocht zuerst, wegen des niedrigen Druckes, aber irgendwann gefriert es dann auch, weil die verdampften Wassermoleküle der übrigen Flüssigkeit irgendwann auch den letzten Rest an Energie entziehen.
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 Stimmt: Siehe http://www.hcrs.at/VAKUUM.HTM
Im Universum hast du p=0, aber T>0
Im Phasendiagramm gibt es für diesen Fall nur die gasförmige Phase.
Dies bezieht sich aber auf den thermodynamischen Gleichgewichtszustand.
Durch Sublimieren wird das anfängliche Eis allerdings mit der Zeit kleiner bis alles gasförmig geworden ist. Wie lange dies dauert, darüber gibt die Gleichgewichtsthermodynamik (und somit auch das Phasendiagramm) keine Auskunft !!!
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boundnchains
Gast
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| boundnchains Verfasst am: 11. Dez 2005 16:45 Titel: DANKEEEEE!!! |
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 Vielen vielen Dank für eure Hilfe, ihr seit meine Helden 
Ihr habt echt was gut bei mir
Gruß, Sam
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Wassermann
Anmeldungsdatum: 12.02.2007
Beiträge: 1
Wohnort: Coswig/Sachsen
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| Wassermann Verfasst am: 12. Feb 2007 13:51 Titel: |
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Hallo miteinander
ich nehme mal an, die Existenz von Kometen (schmutzige Schneebälle) beweist, dass Eis sehr lange unter Weltraumbedingungen existieren kann.
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FloTor
Anmeldungsdatum: 11.12.2005
Beiträge: 128
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| FloTor Verfasst am: 17. Feb 2007 13:29 Titel: |
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Also wenn du den Liter einfach ohne Gefäß etc im All aussetzen würdest, würde er glaub ich ziemlich zügig verdampfen (freie Expansion), da die Energie der Wasserteilchen wohl größer ist als deren Wechselwirkung... oder?
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 17. Feb 2007 13:59 Titel: |
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| FloTor hat Folgendes geschrieben: | | Also wenn du den Liter einfach ohne Gefäß etc im All aussetzen würdest, würde er glaub ich ziemlich zügig verdampfen (freie Expansion), da die Energie der Wasserteilchen wohl größer ist als deren Wechselwirkung... oder? |
Ich glaube, da vergisst du, dass er durch das Verdampfen gefriert.
Das oben Gesagte könnte man so zusammenfassen:
Der Liter Wasser kocht wegen des geringen Druckes, und gibt Wassermoleküle in die Gasphase ab, dabei verliert er die zugehörige Verdampfungsenergie. Dadurch wird er rasch kälter und gefriert. Durch Sublimation wird der Eisklumpen dann anschließend ganz allmählich immer kleiner, aber das kann offenbar ziemlich lange dauern, weil diese Sublimation viel langsamer erfolgt als das Verdampfen zu Beginn, wie Wassermanns Beispiel mit den Kometen zeigt.
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Igel
Anmeldungsdatum: 18.03.2005
Beiträge: 20
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| Igel Verfasst am: 12. März 2007 20:43 Titel: |
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Also zum Thema kochen usw.
Das Problem bei der Sache mit dem kochen ist das: wenn man den Druck senkt wird der Bereich in dem Wasser flüssig bleibt kleiner und das Wasser geht aufgrund des geringeren Aussendrucks schneller in den gasförmigen Zustand über.
Dies alles ändert aber nicht im geringsten den Fakt das (reines) Wasser bei T<0°C  in den festen Zustand sprich Eis über geht.
=> somit ist das gedanken Experiment zwar ne schöne Denkfalle ,
aber an der Tatsache das Wasser bei 0° C gefriert kommt auch dieses Experiment nicht vorbei und das Wasser gefriert sofort. Desweiteren ist Wasser im üblichen Sinne (H2O) ein polares Molekül und somit expandiert da auch nix lustig im allherum  , sondern richtet sich gemäß der magnetischen Wirkung kristallartig aus. 
Falls ich mich irre bitte Rückmeldung an mich ansonsten denk ich mal müsste es passen, und ist auch im groben und ganzen im Einklang mit der Grafik
MFG euer IGEL 
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 13. März 2007 02:58 Titel: |
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| Igel hat Folgendes geschrieben: | | (...) und das Wasser gefriert sofort. |
Da bin ich nicht einverstanden. Denn zu Beginn des Experiments ist das Wasser wärmer als der Gefrierpunkt, und wie soll es so schnell seine Wärmeenergie abgeben, dass es "sofort" gefriert?
Das Weltall ist zwar sehr kalt, aber auch sehr leer. Also ist da keine Materie, an die das Wasser seine Wärmeenergie übertragen könnte, und Abkühlung durch Wärmestrahlung braucht ihre Zeit.
Um unter den Gefrierpunkt abzukühlen, braucht das Wasser also die Zeit, die benötigt wird, um über die Verdunstungswärme der beim Kochen abgegebenen Wassermoleküle genug Energie abzugeben: Das Wasser kocht erst und gefriert dann.
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mschlestein
Anmeldungsdatum: 10.04.2007
Beiträge: 4
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| mschlestein Verfasst am: 10. Apr 2007 21:30 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Da bin ich nicht einverstanden. Denn zu Beginn des Experiments ist das Wasser wärmer als der Gefrierpunkt, und wie soll es so schnell seine Wärmeenergie abgeben, dass es "sofort" gefriert?
Das Weltall ist zwar sehr kalt, aber auch sehr leer. Also ist da keine Materie, an die das Wasser seine Wärmeenergie übertragen könnte, und Abkühlung durch Wärmestrahlung braucht ihre Zeit.
Um unter den Gefrierpunkt abzukühlen, braucht das Wasser also die Zeit, die benötigt wird, um über die Verdunstungswärme der beim Kochen abgegebenen Wassermoleküle genug Energie abzugeben: Das Wasser kocht erst und gefriert dann. |
Hört sich für mich vernünftig an ;-)
Ich denke es passiert folgendes:
- Durch eine Druck von 0 wird das Wasser in die gasförmige Phase übertreten und expandieren.
- Allerdings nur so lange, bis durch das Verdunsten genügend Wäremeenergie verloren ging, um das restliche Wasser gefrieren zu lassen. Laut dem Diagramm oben also irgendwo bei -200 Grad.
Du hast dann wahrscheinlich am Ende ein Stück Eis und ein Teil Wasserdampf der immer weiter expandiert bis er "weg" ist.
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 01. Okt 2015 14:55 Titel: |
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| Anonymous hat Folgendes geschrieben: | | Bei Clever (so ne Show im fernsehen) haben die mal einen Topf mit Wasser unter eine Glasglocke gestellt und die Luft abgesaugt, um genau diese Frage zu beantworten. Das Wasser fing zunächst an zu kochen und ist dann fast schlagartig gefroren! (Sogar im Studio, ohne 2,7°K Temperatur). |
Im Studio - also ein Ort mit Schwerkraft - weiss der Dampf ja, in welche Richtung er entweichen muss: Entgegen der Schwerkraft.
Was passiert im All mit den Dampfpartikeln? Würden sie das Wasser auseinandertreiben? Oder würde das Wasser nur an der Oberfläche verdampfen?
Zusatzfrage: Da ja keine Aussage getroffen wurde über die Temperatur des ausgesetzten Wassers (okay "Wasser" klingt erstmal nach Flüssigkeit), wie würde sich ein Eisklumpen verhalten, der nicht mehr unter (Luft-) Druck steht?
Werden auch im Inneren Gasblasen durch Sublimation entstehen und den Klumpen sprengen?
Wikipedia: "Jeder Stoff nimmt bei seiner Sublimation die sogenannte Sublimationswärme auf, die gleich der Summe aus Schmelz- und Verdampfungswärme ist."
Also wird der Eisklumpen schneller kalt als das Wasser, dem ja keine Schmelzwärme entzogen werden kann?
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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