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Volumenzu- und -abnahme

Sämtliche Stoffe auf der Erde dehnen sich bei Erwärmung aus und verringern ihre Ausdehnung bei Abkühlung. Der einzige Stoff, der dabei eine Ausnahme macht, ist Wasser. Diese besondere Eigenschaft heißt Anomalie des Wassers.

Wasser hat bei + 4 °C die größte Dichte, und zwar 1 dm³ = 1 l = 1 kg

Wird das Wasser von diesem Temperaturpunkt entweder abgekühlt oder erwärmt, so nimmt sein Volumen zu, d. h., die Dichte wird geringer, es wird spezifisch leichter.

An einem Behälter mit gemessenem Überlauf kann dies gut beobachtet werden.

In dem Behälter sind genau 1.000 cm3 Wasser bei einer Temperatur von +4 °C. Wird das Wasser erwärmt, fließt ein Teil durch den Überlauf in das Messglas. Wenn das Wasser auf 90°C erwärmt wird, befinden sich genau 35,95 cm³, entsprechend 34,7 g, im Messglas.

Auch wenn Wasser unter eine Temperatur von +4 °C abgekühlt wird, dehnt es sich aus. Dieser Anomalie desWassers verdanken wir, dass Flüsse und Seen im Winter von der Oberfläche her zufrieren. Eisschollen schwimmen deshalb auf dem Wasser und nur so ist es der Frühlingssonne möglich, das Eis wieder aufzutauen. Sie könnte es nicht, wenn das Eis – spezifisch schwerer werdend – auf den Grund sinken würde.

Dieses Ausdehnungsverhalten birgt aber auch Gefahren in sich. So platzen Automotoren und Wasserleitungen, wenn sie einfrieren. Um das zu verhindern, werden dem Wasser Frostschutzmittel zugemischt. In Heizungssystemen sind dies z. B. Glykole, ihr Anteil ist den Herstellerangaben zu entnehmen.