Wann kocht Wasser bei Vakuum?

Der Siedepunkt von Wasser im Vakuum: Ein tiefer Tauchgang in die Physik

Wasser kocht bei 100°C – das ist Allgemeinwissen. Doch dieser Wert gilt nur unter Normaldruck (1013 mbar). Ändert sich der Druck, verändert sich auch der Siedepunkt. Im Vakuum, also bei stark reduziertem Druck, verhält sich Wasser ganz anders als in unserem Alltag. Die Aussage „Wasser kocht bei Vakuum“ ist zwar vereinfacht, aber im Kern richtig: Unter Vakuumbedingungen siedet Wasser bei deutlich niedrigeren Temperaturen.

Der Siedepunkt eines Fluids ist die Temperatur, bei der der Dampfdruck des Fluids dem Umgebungsdruck entspricht. Vereinfacht gesagt: Sobald der Druck des aufsteigenden Wasserdampfes den Druck der umgebenden Luft überwindet, beginnt das Wasser zu sieden. Im Vakuum ist der Umgebungsdruck stark reduziert. Folglich benötigt das Wasser weniger Energie (und damit eine niedrigere Temperatur), um seinen Dampfdruck auf den Umgebungsdruck anzuheben und zu verdampfen.

Das beschriebene Phänomen ist nicht nur eine theoretische Kuriosität. Die Reduktion des Drucks über flüssigem Wasser mittels einer Vakuumpumpe führt zu einem schnellen Verdampfen, selbst bei Raumtemperatur. Wie der einleitende Absatz bereits erwähnt, erreicht Wasser bei 20°C seinen Siedepunkt bereits bei einem Druck von lediglich 23 mbar. Diesen Wert kann man mit einer handelsüblichen Vakuumpumpe erreichen. Je stärker das Vakuum, desto niedriger die Siedetemperatur. Bei einem nahezu vollständigen Vakuum kann Wasser sogar schon bei Temperaturen deutlich unter 0°C sieden – ein faszinierendes Beispiel für die Wechselwirkung zwischen Druck und Temperatur.

Diese Eigenschaft wird in verschiedenen technischen Anwendungen genutzt, beispielsweise in der Gefriertrocknung (Lyophilisation). Hier wird das gefrorene Produkt unter Vakuum erhitzt. Das Eis sublimiert – geht also direkt vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand über – ohne vorher zu schmelzen. Dieser Prozess ermöglicht die schonende Trocknung temperaturempfindlicher Substanzen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Aussage „Wasser kocht im Vakuum“ ist eine Vereinfachung, die den wichtigen Aspekt der Druckabhängigkeit des Siedepunktes hervorhebt. Es kocht nicht „bei“ Vakuum, sondern im Vakuum bei einer deutlich niedrigeren Temperatur als unter Normaldruck. Die genaue Siedetemperatur hängt dabei vom Grad des Vakuums ab. Dieses Phänomen ist nicht nur physikalisch interessant, sondern findet auch praktische Anwendung in der Industrie.