Warum wird Wasser nicht wärmer als 100 Grad?

Warum wird Wasser nicht wärmer als 100 Grad?

Die scheinbar einfache Antwort lautet: Wasser erreicht bei Normaldruck eine Temperatur von 100 Grad Celsius und verdampft dann. Doch die Frage nach dem Warum ist etwas komplexer und erfordert ein Verständnis der Thermodynamik.

Der Schlüssel liegt in der Phasenänderung. Wasser, wie alle Stoffe, kann in verschiedenen Aggregatzuständen vorliegen: fest (Eis), flüssig (Wasser) und gasförmig (Wasserdampf). Um von einer Phase in eine andere überzugehen, benötigt der Stoff Energie. Diese Energie ist nicht für eine Temperaturerhöhung nutzbar, sondern wird in die Veränderung des Aggregatzustands investiert.

Bei Normaldruck (1013,25 hPa) benötigt Wasser eine bestimmte Menge an Wärmeenergie, um von flüssig nach gasförmig zu übergehen. Diese Energie wird zur Überwindung der Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen benötigt, damit diese in den Gaszustand gelangen können. Sobald diese Energiemenge aufgebracht ist, verdampft das Wasser, wobei die Temperatur bei 100 Grad Celsius konstant bleibt, bis das gesamte Wasser verdunstet ist.

Die entscheidende Rolle des Drucks: Die Siedetemperatur von Wasser ist druckabhängig. Sinkt der Druck, verringern sich die Anziehungskräfte, die die Wassermoleküle zusammenhalten. Deshalb kann Wasser bereits unter 100 Grad Celsius verdampfen. Die Energie, die beim Sieden benötigt wird, wird weiterhin in die Phasenumwandlung investiert, anstatt die Temperatur weiter zu erhöhen. Dies ist der Grund, warum Wasser in höheren Lagen, wo der Druck niedriger ist, früher siedet als im Meeresspiegel.

Zusammenfassend: Wasser erreicht bei Normaldruck eine Temperatur von 100 Grad Celsius, bei der die Energie für die Verdampfung aufgewendet wird, anstatt die Temperatur weiter zu steigern. Der Druck beeinflusst dabei die benötigte Energie und damit die Siedetemperatur. Die Temperatur bleibt also konstant, solange das Wasser verdampft, da die gesamte Energie in den Phasenübergang investiert wird.