Wasser und Salzwasser einfrieren und auftauen
Wie verhält sich Wasser wenn es gefriert? Macht es einen Unterschied, ob Salz im Wasser gelöst ist? Und was passiert, wenn ein Apfel und eine Kartoffel einfrieren?
Dieses Experiment könnt ihr idealerweise an einem kalten Wintertag machen. Es funktioniert natürlich genauso gut im Tiefkühlschrank.
Das Auftauen schauen wir uns auch noch. Eigentlich ist Einfrieren und Auftauen ein ganz alltäglicher Vorgang aber dennoch faszinierend.
- Was ihr dazu braucht: Apfel, Kartoffel oder andere Früchte, zwei Trinkgläser, Esslöffel, Wasser, Kochsalz oder Spülmaschinensalz, ggf. Gelperlen und Handykamera
- Schwierigkeitsgrad: einfach und ungefährlich. Man braucht etwas Geduld.
- Altersempfehlung: ab fünf Jahren
Das Video zum Salzwasser einfrieren Experiment:
So wird's gemacht:
Füllt zwei Trinkgläser mit Wasser. In das eine Glas rührt ihr etwa drei Esslöffel Salz. Dazu könnt ihr Kochsalz oder Spülmaschinensalzen verwenden. Wartet, bis sich das Salz vollständig aufgelöst hat. Das dauert eine Weile und ihr müsst umrühren.
Falls ihr Gelperlen zur Hand habt, gebt jetzt mal ein paar Gelperlen in beide Gläser.
Jetzt lasst ihr die Gläser einfrieren. Das könnt ihr entweder im Tiefkühlschrank machen oder draußen, wenn es ordentlich kalt ist. Bei mir war es - 15 Grad Celsius kalt.
Wenn ihr frisches Obst habt, könnt ihr es auch gleich mit einfrieren. Ich habe zum Beispiel einen Apfel und eine Kartoffel eingefroren.
Wie verhalten sich die Gelperlen im Salzwasser und im normalen Wasser?
Wie sehen die Wassergläser nach dem Einfrieren aus?
Wie haben sich eure Früchte verändert?
Jetzt könnt ihr die Gläser und die Früchte beim Auftauen beobachten. Stellt sie einfach auf ein Tablett ins warme Zimmer und schaut euch mal an was passiert. Das wird ein paar Stunden dauern, aber es ist interessant zu beobachten.
Was passiert bei diesem Experiment und warum ist das so?
Es dauert eine Weile, bis sich das Salz vollständig aufgelöst hat. Danach ist die Lösung klar. Am Anfang habt ihr vielleicht noch ganz kleine Luftbläschen, die das Wasser trüb erscheinen lassen.
Gelperlen sinken im Wasser und schwimmen im Salzwasser. Denn Salzwasser hat eine höhere Dichte als Wasser. Der Dichteunterschied reicht aus, um die Gelperlen schwimmen zu lassen.
Was Dichte bedeutet, könnt ihr auch im Experiment mit dem Flaschenteufel sehen.
Das Einfrieren habe ich mit der Zeitrafferkamera über Nacht beobachtet. Dabei kann man sehen, dass das Wasser fast schlagartig einfriert. Das Wasser mit dem Salz friert aber nicht vollständig ein. Im Glas bleibt unten noch flüssiges Wasser übrig.
Der Apfel und die Kartoffel sind nach dem Einfrieren steinhart geworden.
Das Auftauen im warmen Zimmer hat fast den ganzen Tag gedauert. Es passiert allmählich. Das Salzwasser taut deutlich schneller auf als das Wasser. Die Gelperlen im Salzwasser sind jetzt auch untergegangen und kleiner geworden. Durch das Salzwasser verlieren die Gelperlen Wasser und werden kleiner. Dadurch steigt die Dichte der Gelperlen. Dieser Effekt heißt Osmose.
Der Apfel und die Kartoffel sind nach dem Auftauen etwas geschrumpft und sehen sehr schrumpelig aus. Sie fühlen sich matschig an. Durch die Eisbildung in den Zellen vom Apfel und von der Kartoffel werden die Zellen zerstört.
Reines Wasser gefriert bei 0 °C und wird zu Eis. Und Eis taut bei 0 °C wieder auf und wird wieder zu Wasser. Durch das gelöste Salz im Wasser erniedrigt sich der Gefrierpunkt des Wassers. Daher heißt der Effekt auch Gefrierpunktserniedrigung.
Das ist auch der Grund, warum man auf vereiste Straßen Salz streut. Dadurch taut das Eis auf und die Straße ist nicht mehr so glatt.
Was passiert, wenn Schnee schmilzt, habe ich euch an anderer Stelle gezeigt.
Um diese Phänomene geht es in diesem Experiment für Kita und Sachunterricht:
- Lösungen in Wasser
- Gefrierpunktserniedrigung
- Dichte
- Schwimmen und Sinken
- Gefrieren und Auftauen, Schmelzpunkt
Ich habe mir so eine Kühlbox gebaut um mein Zimmer zu kühlen und wollte dies gerne auch erweitern.
Ich habe eine Gefriertruhe und somit die Möglichkeit. :)
Suche eine Lösung die vielleicht länger kälte abgibt.
Bisher habe ich nur gesättigte Kühlakkus gemacht mit Salz. Die gefrieren langsamer, aber da diese höhen Gefrierpunkt haben sind die kälter. Wie nun in diesem Experiment zeigt taut Salzwasser schneller auf.
Ich muss mir jetzt mal 2 Flaschen mit Wasser füllen und einfrieren.
Jedenfalls die Salzwasserflaschen kühlen so ca. 3 Stunden.
Mal sehen wie es bei Wasserflaschen aussieht.
Auch Interessant wenn statt Salz dann Zucker genommen wird.
Oder gar eine Zucker und Salzmischung.
Sehr Interessantes Thema. :) Finde dazu nur Allgemeine Sachen das auch hier gesagt wird.
Oder das Zucker auch in hohen Gefrierpunkt hat.
Dachte bis dazu höherer Gefrierpunkt, gibt länger kälte ab.
Wie es sich bei diesen Experiment zeigt, ist dem leider nicht so.
Das waren etwa 3 Stunden. Wäre schon was wenn ich über 4 Stunden ran käme oder 5 Stunden.
Mich wundert das ja eh nicht da ich derzeit nur eine Kühlbox haben als Prototyp und ich die Zimmertür offen habe, weil ich derzeit so viel am machen bin. Aber wegen der Hitze komme ich nichts vorwärts.
Jetzt ist wieder kühler, aber die Wohnung speichert so viel wärme über viele Tage. xD
Naja aber nächstes Jahr werde ich es dann dafür umso angenehmer haben. :)
Es muss ja nicht Warm sein um Kühlakkus zu testen.
Habe noch eine pdf im Internet entdeckt "Gefrierpunktserniedrigung in zuckerhaltigen Lösungen" Skript zum Praktikumsversuch von Karlsruhe Institute. Das muss ich mal in Ruhe durchschauen.
Vielleicht ist die Lösung Zucker und nicht Salz, möchte auch mal eine Mischung aus Salz und Zucker probieren. Oft ist es doch auch so das etwas in Kombination in einem bestimmten Verhältnis besser wirkt.
Achja und ich verwende nur Destilliertes Wasser auch noch ein Punkt.
Diese genauen Tests müssen wohl noch bis September warten, weil ich davor alles Übersichtlich haben muss und die Gefriertruhe vorher abtauen muss um eine neues Ordnungssystem umzusetzen in der Truhe wegen den Kühlakkus sowie Enteisung. :)
Werde dann wohl spätestens im November erst wieder ein Update bringen können.
Um nicht unnötig Ressourcen zu verschwenden will ich jetzt etwas Wissenschaftlicher rangehen und vorher mehr Recherchieren und dann mögliche Variationen machen.
Dann passe ich das an meine Gefriertruhe an, müsste nachschauen glaub -20 müsste die eingestellt sein.
Es wird dann sicherlich wieder wärmer demnächst werden, dann Teste ich die direkt aus.
Werde mich nochmal melden wie die Zuckerlösung funktioniert hat.
Interessanter Versuch! Die meisten Öle haben Erstarrungstemperaturen jenseits von -16 °C. Aber der gewünschte Effekt hängt sowieso von der Wärmekapazität der Flüssigkeit ab. Und die ist vermutlich für eine gesättigte Salzlösung am größten. Damit würde ich es mal probieren.
Da während des Gefrierprozesses von Meerwasser keine Salze in die Eiskristalle eingebaut werden und der größte Teil der im Meerwasser enthaltenen Salze ausfällt, schwimmt das Meereis aufgrund seiner geringeren Dichte an der Meeresoberfläche. Bei starken Gefrierprozessen wachsen die Eiskristalle schneller nach unten als die Salze absinken können. Daher werden die Salze in Form von Solekanälen und Soletaschen im Meereis eingeschlossen.[2]
Was entsteht, wenn das Salz-Wasser des Meeres am Nordpol/Südpol gefriert? -> Bleiben die Salzkristalle im Wasser? Entsteht nur Eis aus Wasserkristallen?
Was denkst du?