Eine Hohlkugel aus Gusseisen wird mit Wasser gefüllt. In die Kugel ist ein Gewinde eingelassen. In dieses wird ein Bolzen geschraubt und die Kugel damit fest verschlossen. Damit der Versuch gelingt, muss die Kugel unbedingt vollständig mit Wasser gefüllt sein. Die so präparierte Kugel wird an einem Faden in eine vorbereitete Kältemischung gehängt. Diese hat eine Temperatur von ca. -10°C, was durch Lösung von Kochsalz (NaCl) in einem Eis-Wasser-Gemisch erreicht wird (Gefrierpunktserniedrigung!).
Betrachte das Video. Achte auf das Becherglas besonders in der 20. Minute und beschreibe den Versuch. Beachte auch die Form der Eisbildung.
Nach Aufnahmen von T. Hemmert, Uni Würzburg
Die Frostkugel wird mit Wasser gefüllt und fest zugeschraubt
Die Frostkugel wird in die Kätemischung gebracht und platzt nach ca. 20 Minuten, was man an der Unruhe im Glas (unten) sehen kann
Die Eisbildung hat mit großer Kraft die Frostkugel gesprengt
Was sollte einem der Versuch zeigen:
Eis nimmt eine größeres Volumen ein als Wasser (Bei den meisten anderen Stoffen nimmt das Volumen beim Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatszustand ab. Solche Substanzen haben im festen Zustand eine höhere Dichte als im flüssigen. Deshalb ist der feste Zustand am Grund einer Schmelze zu finden.) Für die Natur hat dies Sonderverhalten des Wassers große Bedeutung, da auf diese Weise das Eis im Winter oben auf den Wasserflächen schwimmt und sie so isoliert. dadurch werden die Eisschichten nicht all zu dick und die Wasserbewohner können unter dem Eis überwintern.
Beim Gefrieren von Wasser treten sehr große Kräfte auf, die in der Natur bei der natürlichen Erosion große Bedeutung hat, da Felsbrocken mit Wassereinschlüssen im Winter durch Frosteinwirkung gesprengt werden.
