Druckaufschmelzung
Unter Druckaufschmelzung versteht man den Effekt, dass man den Schmelzpunkt von Eis durch eine Erhöhung des Druckes herabsetzen kann. Kein anderer bekannter Stoff verhält sich so: Hier wird der Schmelzpunkt bei Druckerhöhung ebenfalls heraufgesetzt. Der Effekt ist also eine Folge der Anomalie des Wassers.
Pro zusätzlichem Bar erhöhtem Druck sinkt der Schmelzpunkt um ca. 0,008°C.
Etwas exakter folgt aus der Clausius-Clapeyron-Gleichung die Beziehung
Hierbei sind:
- Tneu Der neue Schmelzpunkt
- Tstart Der alte Schmelzpunkt beim Anfangsdruck.
- Δp Die Druckänderung
- vL,vS Die spezifischen Volumina des Stoffes.
- L Die spezifische Schmelzwärme des Stoffes.
Sehr verbreitet ist die Ansicht, daß dieser Effekt beim Schlittschuhlauf durch den Druck der Kufen das Eis schmilzt und ein Wasserfilm entsteht, der das Gleiten der Kufen ermöglicht.
Der folgende Rechnungsgang demonstriert die Größenordnungen:
- Für zwei Schnelllauf-Schlittschuhe mit - wie üblich rechteckig plangeschliffenen Kufen - werde eine Dicke von 1,5 mm (= 0,15 cm) und eine Länge von je 40 cm angenommen. Deren Gesamtfläche beträgt somit 2 x 40 x 0,15 cm2 = 12 cm2 .
- Ein Eisschnellläufer mit dem Gewicht von 75 kg übt eine Gewichtskraft von 75 x 9,81 kgm/s2 = 785 N aus.
- Verteilt auf auf 12 cm2 entspricht das einem Druck von 785/12 = 65 N/cm2 = 6,5 bar.
- Ein Druck von 6,5 bar würde den Schmelzpunkt um 6,5 x 0.0077 °C erniedrigen, also um 0,05 Grad.
Schon bei minus 1 Grad wäre dann theoretisch kein Eislauf möglich. Die "Druckaufschmelzung" kann also nicht für den Mechanismus des Schlittschuhlaufens herangezogen werden. Zu bedenken ist dabei auch, daß alle anderen Gleitwerkzeuge (Skier, Schlitten etc.) noch größere Flächen haben und noch geringeren Druck ausüben.
Zur Erinnerung die physikalischen Einheitendimensionen:
- eine Masse von 1 kg übt auf der Erde auf Meereshöhe eine Gewichtskraft von 9,81 kgm/s2 = 10 Newton aus.
- 1 Newton (Einheit) = 1 kgm/s2 ,
- 10 N/cm2 = 1 Bar (Einheit)
Kategorie:Physik