Eis
Eis ist die gebräuchliche Bezeichnung für gefrorenes Wasser. Andere Flüssigkeiten wie Ammoniak oder Methan oder Milch könnte man als Eis bezeichnen, wenn sie einfrieren, aber sie werden z.B. als "Milcheis" und nicht nur als "Eis" bezeichnet. Flüssiges Wasser wird zu festem Eis, wenn es sehr kalt ist. Der Gefrierpunkt liegt bei 0° Celsius (32° Fahrenheit oder 273 Kelvin).
Eis wird üblicherweise in einem heimischen Kühl- oder Gefrierschrank hergestellt. Wenn Wasser in einen Gefrierschrank gegeben und eine Weile stehen gelassen wird, wird das Wasser sehr kalt und gefriert fest, wodurch Eis entsteht. Wasser kann in einen Behälter aus Kupfer (oder einem anderen Metall) gegeben werden, damit es schneller zu Eis gefriert. Metalle sind gute Wärmeleiter, so dass Wasser schneller gefrieren kann als in einer Eisschale aus Kunststoff.
Eis in einem Korb
Eiskristalle auf Glas
Wie Eis entsteht
Im Gegensatz zu anderen Flüssigkeiten dehnt sich Wasser aus, wenn es zu Eis gefriert; Eis schwimmt also auf Wasser, weil Eis eine geringere Dichte als Wasser hat. Dies ist sehr ungewöhnlich - fast jede andere Flüssigkeit wird beim Abkühlen dichter; Wassereis ist jedoch eine wichtige Ausnahme. Flüssiges Wasser dehnt sich um etwa 9% aus, wenn es zu Eis wird - es nimmt mehr Platz ein. Das liegt daran, dass die Wassermoleküle eigentlich weiter voneinander entfernt sind, anstatt näher beieinander zu liegen. Die Moleküle in einem Eiskristall sind so angeordnet, dass er weniger dicht ist als flüssiges Wasser.Wenn Wasser in Rohrleitungen gefriert, kann die Wasserleitung platzen. Wasser in Glasflaschen kann diese beim Einfrieren explodieren lassen. Wasser, das in Felsrissen gefriert, kann sich so weit ausdehnen, dass hartes Gestein gespalten wird; dies ist ein wichtiger geologischer Verwitterungsprozess, der Berge abnutzen und Gestein zu Erde machen kann.
Wenn Materialien gekühlt werden, schwingen ihre Moleküle weniger und verdichten sich zusammen. Wenn die meisten Materialien eine Temperatur erreichen, die als Gefrierpunkt bezeichnet wird, bilden die Moleküle einen kristallinen Feststoff - obwohl einige Materialien (wie Glas und Teer) überhaupt nicht kristallisieren, sondern supersteife Flüssigkeiten bilden, die fest zu sein scheinen. Nur Helium friert nicht ein; alle anderen Stoffe frieren ein, wenn sie kalt genug sind, aber Flüssigkeiten wie Speiseöl, Frostschutzmittel, Benzin, Stickstoff usw. frieren bei Temperaturen ein, die die meisten Menschen nicht erfahren.
Salzwasser
Salzwasser benötigt zum Gefrieren eine niedrigere Temperatur als reines Wasser. Das entstehende Eis enthält viel weniger Salz als das Salzwasser, aus dem es stammt. Diese Tatsache wurde manchmal zur Entsalzung genutzt. Salzhaltiges Eis ist nicht so stark wie gefrorenes reines Wasser. Ähnlich wird Salz auf Eis gestreut, um es zu schmelzen, wenn es nicht zu kalt ist: Das Salz frisst sich nach und nach in das Eis und bildet dabei Sole, die bei dieser Temperatur nicht gefriert.
Geographische Lage des Eises
Da Eis schwimmt, bilden selbst große Wassermassen, die gefrieren, wie einige Ozeane, nur an der Oberfläche Eis. Die meisten Seen frieren nie bis auf den Grund zu. Sogar die kältesten Ozeane, wie der Arktische Ozean, frieren nur an der Oberseite zu und lassen den flüssigen Ozean unten zirkulieren. Aus diesem Grund sind die Ozeane der Erde in der Lage, Wärme umzuverteilen, und das Klima der Erde hat weniger Extreme von Hitze und Kälte als es sonst der Fall wäre. Würde Eis sinken, anstatt zu schwimmen, würden sich die Ozeane von unten mit Eis füllen, sie würden fest bleiben und nur ein Teil der Oberseite würde auftauen. Ein fester Ozean würde keine Wärme zirkulieren lassen. Aber weil Eis an der Oberfläche schwimmt, kann das Wasser darunter weiter zirkulieren, und das Eis an der Oberfläche bleibt frei und schmilzt leicht, wenn die Temperatur steigt.Große Eiskörper an Land werden Gletscher genannt. In der Antarktis befindet sich der größte Teil des Eises der Welt.
Eiszeiten
Der Klimawandel findet ständig statt. Wenn es sehr kalt ist, spricht man von einer Eiszeit. Während Eiszeiten sind sehr große Gebiete der Erde mit Eis, Schnee und Gletschern bedeckt. Die Ursachen von Eiszeiten sind komplex oder schwer zu verstehen. Die globale Erwärmung wirkt sich derzeit auf die Eisressourcen der Erde aus, und ihre Ursachen sind ebenfalls sehr komplex.
Trockeneis
Es gibt auch "Trockeneis"; es ist gefrorenes Kohlendioxid. Trockeneis, das normaler Luft ausgesetzt wird, gibt Kohlendioxidgas ab, das geruchlos und farblos ist. Das Gas ist so kalt, dass es, wenn es sich mit Luft vermischt, den Wasserdampf in der Luft zu Nebel abkühlt, der wie ein dicker weißer Rauch aussieht. Es wird oft im Theater verwendet, um falschen Nebel oder Rauch zu erzeugen.
Trockeneis, wenn es in Wasser gelegt wird
Fragen und Antworten
F: Was ist Eis?
A: Eis ist die allgemeine Bezeichnung für gefrorenes Wasser.
F: Können auch andere Flüssigkeiten als Eis bezeichnet werden?
A: Ja, andere Flüssigkeiten wie Ammoniak, Methan oder Milch können als Eis bezeichnet werden, wenn sie gefrieren, aber sie werden normalerweise mit ihrem spezifischen Namen wie 'Milcheis' bezeichnet.
F: Wann verwandelt sich flüssiges Wasser in festes Eis?
A: Flüssiges Wasser wird zu festem Eis, wenn es sehr kalt ist und seine Temperatur den Gefrierpunkt von 0°C erreicht.
F: Wie wird Eis zu Hause hergestellt?
A: Eis wird in der Regel in einem Kühlschrank oder Gefrierschrank hergestellt. Wenn man Wasser in einen Gefrierschrank gibt und eine Weile stehen lässt, wird das Wasser sehr kalt und gefriert fest, wodurch Eis entsteht.
F: Beeinflusst das Material des Behälters die Zeit, die das Wasser braucht, um zu Eis zu gefrieren?
A: Ja, wenn Sie Wasser in ein Gefäß aus Kupfer (oder einem anderen Metall) geben, gefriert es schneller zu Eis. Metalle sind gute Wärmeleiter, so dass das Wasser schneller gefrieren kann als in einer Eisschale aus Kunststoff.
F: Wie hoch ist der Gefrierpunkt von Wasser?
A: Der Gefrierpunkt von Wasser liegt bei 0°C (32°F oder 273K).
Q: Warum haben einige Flüssigkeiten unterschiedliche Namen, wenn sie gefrieren?
A: Einige Flüssigkeiten haben andere Namen, wenn sie gefrieren, wie z.B. 'Milcheis', weil sie in der Regel mit anderen Zutaten gemischt werden, die ihre Eigenschaften beim Gefrieren beeinflussen.
