Wie viel von einem Eiswürfel ragt über Wasser hinaus?

Wie hoch ragt ein Eiswürfel aus dem Wasser?

Wenn man einen Eiswürfel in ein Glas Wasser legt, stellt man fest, dass ein Teil des Eiswürfels über dem Wasser ragt. Dieses Phänomen ist auf den Unterschied in der Dichte zwischen Eis und Wasser zurückzuführen.

Dichte und Auftrieb

Dichte ist definiert als Masse pro Volumeneinheit. Wasser hat eine Dichte von 1 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³), während Eis eine Dichte von etwa 0,92 g/cm³ hat. Das bedeutet, dass Eis weniger dicht ist als Wasser.

Wenn ein Objekt weniger dicht ist als die Flüssigkeit, in die es eingetaucht ist, erfährt es einen Auftrieb. Auftrieb ist die nach oben gerichtete Kraft, die einer Flüssigkeit auf ein in sie eingetauchtes Objekt wirkt. Die Stärke des Auftriebs ist gleich dem Gewicht der von dem Objekt verdrängten Flüssigkeit.

Im Fall eines Eiswürfels im Wasser wird der Auftrieb durch das Gewicht der verdrängten Wassermenge bestimmt. Da Eis weniger dicht ist als Wasser, verdrängt es ein größeres Wasservolumen, als es selbst einnimmt. Dies führt zu einem starken Auftrieb, der den Eiswürfel über die Wasseroberfläche hebt.

Ausdehnung beim Gefrieren

Ein weiterer Faktor, der zum Überragen des Eiswürfels beiträgt, ist die Ausdehnung von Wasser beim Gefrieren. Wenn Wasser gefriert, nimmt es an Volumen zu. Dies liegt daran, dass die Wassermoleküle beim Gefrieren eine kristalline Struktur bilden, die mehr Platz einnimmt als die ungeordneten Moleküle in flüssigem Wasser.

Die Ausdehnung von Wasser beim Gefrieren bewirkt, dass ein Eiswürfel ein geringeres Volumen hat als das Wasser, aus dem er gebildet wurde. Das bedeutet, dass der Eiswürfel mehr von der Wasseroberfläche verdrängt und somit höher über dem Wasser ragt.

Messung des Überragens

Es wurde experimentell festgestellt, dass etwa ein Elftel des Volumens eines Eiswürfels über der Wasseroberfläche ragt. Dies entspricht etwa 9 % seiner Höhe.