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Wissen macht Ah!

Das famose Experiment

Wie viel Platz braucht ein Eiswürfel?

Eiswürfel; Rechte: WDR

Preisfrage: Wenn in einem Glas gefüllt mit Wasser und Eiswürfeln, die Eiswürfel schmelzen, steigt dann der Wasserspiegel, fällt er oder bleibt er gleich? Probiert es selber aus!

Eiswürfel; Rechte: WDR
Eiswürfel; Rechte: WDR

Man nehme:

  • Glas mit Wasser
  • ein paar Eiswürfel
  • viel Zeit oder einen Fön
  • farbiges Klebeband als Markierung

Legt ein paar Eiswürfel ins Glas und füllt es mit Wasser. Die Eiswürfel ragen jetzt zu einem Teil über den Wasserstand hinaus. Da wo der Wasserstand ist, markiert ihr das Glas mit dem farbigen Klebeband. Und jetzt müsst ihr einfach warten, bis das Eis geschmolzen ist. Wenn ihr nicht so viel Zeit habt, könnt ihr mit einem Fön nachhelfen. Und? Wo steht das Wasser, wenn das Eis geschmolzen ist? Richtig: Der Wasserstand hat sich nicht verändert!

Eiswürfel; Rechte: WDR
Eiswürfel; Rechte: WDR

Wenn Wasser zu Eis gefriert, dehnt es sich aus. Gefrorenes Wasser braucht also mehr Platz als flüssiges - es hat aber immer noch die gleiche Masse wie vorher. Das Volumen und die Dichte von Wasser - also der Platz, den es für die gleiche Menge bei gleicher Masse braucht - ändert sich also je nach seiner Temperatur. Ein Eiswürfel hat demnach immer mehr Volumen und gleichzeitig eine geringere Dichte als das Wasser, ehe es zum Eis wurde. Und damit sind wir der Antwort schon sehr nahe, müssen aber, um unseren Versuch zu erklären, noch ein physikalisches Gesetz einbeziehen: die Verdrängung.

Archimedes hat herausgefunden, dass das von einem Körper verdrängte Wasser genauso viel wiegt, wie der Körper selber. Der ganze Eiswürfel wiegt Masse X - und verdrängt eine bestimmte Menge Wasser (nämlich so viel, wie er selber wiegt, d.h. Masse X). Da der Eiswürfel aus dem Wasser rausragt, sieht es allerdings so aus, als wäre im Eiswürfel mehr Wasser gefroren. Stimmt aber nicht. Die Menge nimmt nach dem Schmelzen genau den Raum ein, den der Eiswürfel unter Wasser verdrängt hat. Er schrumpft also sozusagen auf die Dichte und das Volumen zusammen, das er vor dem Gefrieren hatte. Und das füllt eben genau das vom Eiswürfel verdrängte Wasser auf!

Ah!

© WDR 2016
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