Welche Flüssigkeit hat die niedrigste Dichte?

Welche Flüssigkeit hat die niedrigste Dichte?

Die Dichte einer Flüssigkeit ist definiert als ihr Gewicht pro Volumeneinheit. Die meisten Flüssigkeiten nehmen bei Erwärmung an Volumen zu und ihre Dichte nimmt ab. Eine bemerkenswerte Ausnahme hiervon ist Wasser.

Die anomale Dichte von Wasser

Wasser ist eine der wenigen Substanzen, die sich bei Erwärmung zwischen 0°C und 4°C zusammenziehen. Bei 4°C erreicht Wasser seine maximale Dichte von 1 g/cm³. Oberhalb von 4°C beginnt sich Wasser auszudehnen und seine Dichte nimmt ab. Dieses Phänomen wird als Dichteanomalie des Wassers bezeichnet.

Der Grund für die Dichteanomalie

Die Dichteanomalie von Wasser wird durch die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen verursacht. Wasserstoffbrückenbindungen sind schwache Anziehungskräfte zwischen Wassermolekülen. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich zwischen den Wassermolekülen mehr Wasserstoffbrückenbindungen, was zu einer engeren Packung der Moleküle führt. Dadurch erhöht sich die Dichte.

Wenn Wasser erwärmt wird, beginnen die Wasserstoffbrückenbindungen zu brechen. Die Wassermoleküle bewegen sich schneller und nehmen mehr Platz ein, was zu einer Abnahme der Dichte führt.

Die niedrigste Dichte von Flüssigkeiten

Die niedrigste Dichte unter allen Flüssigkeiten hat Helium-II. Helium-II ist ein superfluider Zustand von Helium-4, der bei extrem niedrigen Temperaturen (unter 2,17 K) auftritt. In diesem Zustand hat Helium-II eine Dichte von nur 0,000145 g/cm³, was etwa 1/400 der Dichte von flüssigem Wasser entspricht.

Schlussfolgerung

Wasser ist eine ungewöhnliche Flüssigkeit mit einer Dichteanomalie, die bei 4°C auftritt. Die niedrigste Dichte unter allen Flüssigkeiten hat jedoch Helium-II. Dieses Phänomen ist auf die Bildung und das Brechen von Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser sowie auf die besonderen Eigenschaften superfluider Flüssigkeiten zurückzuführen.