Wasser aus der Sichtweise der Physik

Wasser ist eine chemische Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff und in der Physik nicht zerlegbar. Man könnte Wasser zum Beispiel durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen, aber dieser Vorgang ist chemisch und daher nicht Gegenstand der Physik.

Das Wasser hat folgende physikalische Eigenschaften:

Es hat, wie alle Stoffe, drei verschiedene Zustandsformen: fest, flüssig und gasförmig, also tritt es in den Formen Eis, Wasser und Wasserdampf auf. Der Kreislauf des Wassers in der Natur beschreibt die Zustandsformen des Wassers und ist daher der Physik zuzuordnen. So gelangt das Wasser durch Verdampfung in die Luft und ist gasförmig. In der Luft bilden sich Wolken, die den Wasserdampf wieder verflüssigen, bzw. verfestigen und es kommt in Form von Regen, Hagel oder Schnee wieder auf die Erde. Dort sammelt sich das Grundwasser, das wir in Form von Bächen, Flüssen etc. wiederfinden und der Kreislauf beginnt wieder von vorne.

Das Wasser hat bei einer Temperatur von 4° Celsius eine Dichte von 1 g/cm³, bzw. 1 Liter Wasser wiegt 1 kg. Ein Stoff, der erwärmt wird, dehnt sich aus und hat eine geringere Dichte, und ein Stoff, der abgekühlt wird, zieht sich zusammen und hat eine größere Dichte. Wenn Wasser von 4° Celsius erwärmt wird, so dehnt es sich aus, und hat eine geringere Dichte. Wenn Wasser auf 4° Celsius heruntergekühlt wird, so zieht es sich zusammen und hat eine größere Dichte. Doch nun kommt eine Besonderheit: Kühlt man Wasser von 4° Celsius weiter ab, so dehnt es sich aus und hat damit eine geringere Dichte. Man denke nur an die vergessene Wasserflasche im Tiefkühlschrank oder geplatzte Heizungsrohre im Winter. Das herkömmliche Quecksilberthermometer macht sich die Volumenänderung von Stoffen bei Erwärmen und Abkühlen zunutze und ermöglicht so, die Temperatur zu messen. Die Einteilung des Thermometers wird durch zwei Fixpunkte festgelegt. Der erste Fixpunkt ist der Übergang vom Schmelzpunkt des Wassers, der zweite Fixpunkt ist der Siedepunkt des Wassers. Teilt man dann diese Strecke in 100 gleich Teile, so hat man eine Einteilung nach Celsius.

In der Physik unterscheidet man zwischen hartem und weichem Wasser. Hartes Wasser entsteht, wenn das Grundwasser aus der Erde Kalziumverbindungen herausspült. Dies ist der Grund, warum bei einem hohen Härtungsgrad des Wassers Kaffeemaschinen, Waschmaschinen, etc. verkalken. Seife löst sich im harten Wasser schlecht auf und bildet Flocken. Es hat einen frischen Geschmack. Weiches Wasser ist im Regen, Schnee, etc. enthalten und enthält keine Kalziumverbindungen. Man nennt es destilliertes Wasser. Seife löst sich sehr gut im weichen Wasser auf. Der Geschmack von destilliertem Wasser ist schal und abgestanden.

Destilliertes Wasser kann man herstellen, indem man Leitungswasser in einem Destillationskolben bis zum Siedepunkt erhitzt, so entsteht Wasserdampf. Dieser wird über einen Kühler geleitet und zu Wasser kondensiert. Das Kondensat tropft in einen Behälter und das Ergebnis ist destilliertes Wasser. Dieser Vorgang ist kein chemischer Vorgang, da kein neues Element entsteht, sondern nur ein Gemisch getrennt wurde, und ist somit der Physik zuzuordnen.


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