Was wiegt mehr, ein Liter Eis oder ein Liter Wasser?

Was wiegt mehr: Ein Liter Eis oder ein Liter Wasser?

Intuitiv könnte man vermuten, dass ein Liter Eis schwerer ist als ein Liter Wasser, da Eis fest ist und Wasser flüssig. Doch überraschenderweise ist das Gegenteil der Fall: Ein Liter Eis wiegt weniger als ein Liter Wasser.

Die Dichte von Wasser und Eis

Die Dichte einer Substanz ist definiert als ihre Masse pro Volumeneinheit. Die Dichte von Wasser beträgt bei 4 °C genau 1 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³). Das bedeutet, dass ein Liter Wasser (1000 cm³) 1000 Gramm oder 1 Kilogramm wiegt.

Eis hingegen hat eine geringere Dichte als Wasser. Bei 0 °C beträgt die Dichte von Eis 0,917 g/cm³. Das bedeutet, dass ein Liter Eis (1000 cm³) nur 917 Gramm wiegt.

Warum ist Eis weniger dicht als Wasser?

Die geringere Dichte von Eis ist auf die einzigartige Struktur seiner Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen. Wassermoleküle bestehen aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom und bilden Wasserstoffbrückenbindungen zwischen sich. Im flüssigen Zustand sind diese Wasserstoffbrückenbindungen ständig in Bewegung und brechen und bilden sich neu.

Im Gegensatz dazu ist Eis eine kristalline Struktur mit einer festen Anordnung von Wassermolekülen. Die Wasserstoffbrückenbindungen in Eis sind geordneter und stabiler, wodurch die Moleküle weiter voneinander entfernt gehalten werden. Dies führt zu einer weniger dichten Struktur und einem geringeren Gewicht pro Volumeneinheit.

Praktische Auswirkungen

Der Unterschied in der Dichte zwischen Wasser und Eis hat praktische Auswirkungen. Beispielsweise schwimmt Eis auf Wasser, weil es weniger dicht ist. Diese Eigenschaft spielt eine wichtige Rolle in der Natur, da sie verhindert, dass Gewässer im Winter bis zum Grund zufrieren und das Leben darin ersticken.

Darüber hinaus kann die Dichteunterschiede zwischen Wasser und Eis für die Kühlung genutzt werden. Wenn Wasser gefriert, nimmt es Wärme aus seiner Umgebung auf. Diese Wärme wird als latente Wärme bezeichnet. Wenn das Eis schmilzt, wird diese Wärme wieder freigesetzt. Diese Eigenschaft wird in Kühlschränken und Klimaanlagen genutzt, wo Eis oder gefrorenes Wasser zur Kühlung eingesetzt wird.