Warum kocht Wasser im Vakuum schneller?

Warum Wasser im Vakuum schneller kocht

Wasser kocht, wenn sein Dampfdruck dem Umgebungsdruck entspricht. Im Normalfall, bei atmosphärischem Druck auf Meereshöhe, liegt dieser Siedepunkt bei 100°C. Im Vakuum herrscht jedoch ein deutlich geringerer Druck. Dadurch sinkt der benötigte Dampfdruck des Wassers, um den Umgebungsdruck zu erreichen, drastisch. Das bedeutet, dass Wasser bei deutlich niedrigeren Temperaturen zu kochen beginnt.

Es ist wichtig zu verstehen, dass “Kochen” nicht gleichbedeutend mit “heiß” ist. Im Vakuum kann Wasser sogar bei Zimmertemperatur sieden. Die reduzierte Druckumgebung ermöglicht es den Wassermolekülen, leichter von der flüssigen in die gasförmige Phase überzugehen. Die intermolekularen Kräfte, die das Wasser in flüssiger Form halten, werden durch den fehlenden äußeren Druck weniger stark kompensiert. Die Wassermoleküle können somit mit weniger Energie, also bei niedrigerer Temperatur, in den gasförmigen Zustand übergehen.

Der Prozess ist vergleichbar mit dem Öffnen einer Sprudelflasche. Im Inneren der Flasche herrscht ein hoher Druck, der das Kohlendioxid in der Flüssigkeit gelöst hält. Öffnet man die Flasche, sinkt der Druck schlagartig und das Kohlendioxid entweicht in Form von Blasen. Ähnlich verhält es sich mit dem Wasser im Vakuum: Der niedrige Druck erleichtert das Entweichen der Wassermoleküle in die Gasphase – das Wasser “kocht”.

Ein wichtiger Aspekt ist hierbei die Verdunstungskälte. Da die schnell verdampfenden Wassermoleküle Energie benötigen, um den Phasenübergang zu vollziehen, entziehen sie diese dem verbleibenden Wasser. Das führt dazu, dass das Wasser im Vakuum während des Kochens abkühlt. Unter extremen Bedingungen kann das Wasser sogar gefrieren, während es gleichzeitig kocht! Dieses Phänomen verdeutlicht den Unterschied zwischen Temperatur und dem Aggregatzustand eines Stoffes, der stark vom Umgebungsdruck abhängig ist.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wasser im Vakuum schneller kocht, weil der niedrigere Umgebungsdruck einen niedrigeren Siedepunkt bedingt. Das bedeutet nicht, dass das Wasser heißer ist, sondern dass es leichter vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Die damit einhergehende Verdunstungskälte kann das Wasser sogar bis zum Gefrierpunkt abkühlen.