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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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 Brillant Verfasst am: 12. Mai 2022 13:23 Titel: Schlittschuhgleiten |
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Hallo,
Wasser hat ja seltsame Eigenschaften, auch die, durch Druck unterhalb 0°C flüssig zu werden. Ich meine das Eis, das Schlttschuhe (und wohl auch Schlitten) zum Gleiten bringt.
Bis zu welcher negativen Temperatur funktioniert das? Könnte man in Sibirien bei -50°C Schlittschuh laufen?
Kann man beim flüssigen Wasser über 0°C solche Eigenschaften erkennen, liegen die also in der Physik oder Chemie des Materials? Wenn nein, welcher Einfluss bestimmt dieses Verhalten?
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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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Aruna
Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 795
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| Aruna Verfasst am: 12. Mai 2022 13:41 Titel: Re: Schlttschuh gleiten |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
Wasser hat ja seltsame Eigenschaften, auch die, durch Druck unterhalb 0°C flüssig zu werden. Ich meine das Eis, das Schlttschuhe (und wohl auch Schlitten) zum Gleiten bringt.
Bis zu welcher negativen Temperatur funktioniert das? Könnte man in Sibirien bei -50°C Schlittschuh laufen?
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Wenn das Eis auch -50°C hat, wohl eher nicht:
| Zitat: | Das pT-Zustandsdiagramm für Wasser zeigt ein ungewöhnliches Verhalten der Grenzlinie zwischen fest und flüssig. Während normalerweise die Erhöhung des Drucks zu einer Erhöhung des Schmelzpunkts führt, ist es bei Wasser bei Drücken unterhalb von ca. 2000 bar genau umgekehrt.
http://anorganik.chemie.vias.org/phasendiagramm_pt_reinstoffe.html#
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| Beschreibung: |
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615 mal |
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Aruna
Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 795
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| Aruna Verfasst am: 12. Mai 2022 15:37 Titel: Re: Schlittschuhgleiten |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: |
Bis zu welcher negativen Temperatur funktioniert das?
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auf Wikipedia ist ein genaueres Phasendiagramm => knapp -22°C
| Zitat: |
Druckerhöhung zunächst wenig, dann sinkt der Schmelzpunkt ab – bis auf etwa -22 °C (251,165 K) – und steigt bei Drücken, die 209,9 MPa übersteigen, an; bei 632,4 MPa liegt er wieder bei 0 °C.
https://de.wikipedia.org/wiki/Druckaufschmelzung
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beim Schlittschuhlauf kommt wohl auch noch Reibungswärme hinzu:
| Zitat: | Die Ansicht, dass beim Schlittschuhlauf ausschließlich durch den Druck der Kufen dieser Effekt das Eis schmelzen und einen Wasserfilm entstehen lässt, der das Gleiten wesentlich erleichtert, ist unvollständig. Tatsächlich wirkt außer dem Druck hier auch die Reibungswärme mit, die bei Bewegung der Kufen das Eis aufschmilzt zu einem gleitfähigen Wasserfilm
[...]
Der wirksame Druck verringert sich bei Gleitwerkzeugen mit höherer Auflagefläche (Schlittenkufen, Skier). Unterhalb von –22 °C (Tripelpunkt Eis_Ih \ Eis_III \ flüssig) liegt kein flüssiges Wasser mehr vor; unter diesen Bedingungen sind dann Eislaufen und Skifahren griffiger, aber weniger gleitend.
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: |
Kann man beim flüssigen Wasser über 0°C solche Eigenschaften erkennen, liegen die also in der Physik oder Chemie des Materials? |
Ja, das liegt an der Dichteanomalie des Wassers aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen. Die geht bis 4°C.
| Zitat: | Der Grund der Anomalie des Wassers liegt in der Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen. Durch sie benötigt die Struktur im festen Zustand mehr Raum als bei beweglichen Molekülen. Die Strukturbildung ist ein fortschreitender Vorgang, das heißt, es sind schon im flüssigen Zustand so genannte Cluster aus Wassermolekülen vorhanden. Bei 3,98 °C ist der Zustand erreicht, bei dem die einzelnen Cluster das geringste Volumen einnehmen und damit die größte Dichte haben. Wenn die Temperatur weiter sinkt, wird durch einen stetigen Wandel der Kristallstrukturen mehr Volumen benötigt. Wenn die Temperatur steigt, benötigen die Moleküle wieder mehr Bewegungsfreiraum, wodurch das Volumen ebenfalls steigt.
Die Lebensdauer der einzelnen Cluster ist temperaturabhängig und liegt bei 4 °C in der Größenordnung von nur wenige billionstel Sekunden[9]. Bei weiterer Abkühlung wird der instabile Zustand der Cluster aufgrund der abnehmenden Wärmebewegung immer stabiler, bis sich beim Erstarren schließlich stabile hexagonale Kristallstrukturen gebildet haben (Eis). Das Volumen nimmt bei diesem Phasenübergang nochmals deutlich zu.
https://de.wikipedia.org/wiki/Dichteanomalie |
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