Idealismus nicht erkannt?

[Muzmuz]

Es bleibt nebulös, was damit gemeint ist.
Die meisten physikalischen Wirkungen, wenn nicht alle, sind innerhalb gewisser Grenzen vorhersagbar.(1)
Manche physikalische Vorgänge, die durchaus mit ganz alltäglichen technischen Möglichkeiten nachvollziehbar sind, bleiben mir dennoch rätselhaft, ja irgendwie mit unserer Physik unvereinbar.(2) Manche dieser Effekte werden von der Wissenschaft mit der Entropie erklärt.
Man gewinnt aber den Eindruck, dass die Wissenschaft Argumente wie die Entropie oder letztlich auch unbewiesene Energieniveaus (3) immer dann ins Spiel bringt, wenn ihnen nichts anderes mehr einfällt.

Kannst du da ein Beispiel bringen?
Entropie ist zwar für Laien schwer verständlich, aber in der Wissenschaft mitnichten nebulös - und mir ist auch kein Fall bekannt, bei dem die Wissenschaft die Entropie als "Joker" eingesetzt hätte, "weil nichts anderes mehr einfällt".

Anmerkungen:

(1) Merke: Die Landkarte ist nicht die Landschaft.

Richtig.

(2) Beispiele:

Beispiele wofür?

- Unterkühlte Flüssigkeiten: Man kann z.B. Wasser unter dessen Gefrierpunkt kühlen, und es bleibt dennoch flüssig. Die leiseste Erschütterung oder auch ein Impfkristall lässt es dann schlagartig fest werden.

Richtig, geht aber auch "umgekehrt". Überhitztes Wasser, das bei Erschütterung oder mit Impfkristall schlagartig verdampft.
Nennt man "Siedeverzug", was dir als Koch sicherlich auch ein Begriff ist.

- Eis-Salz-Kältemischungen: Mischt man Eis, Salz und Wasser zu etwa jeweils 1/3, dann löst sich das Salz, und das Eis schmilzt. Gleichzeitig kühlt sich diese Mischung dabei auf ca. -20°C ab. Der Effekt wurde vor der Erfindung von Kältemaschinen auch viel genutzt, z.B. zur Speiseeisherstellung.

Richtig, und mit anderen Salzen, z.B. Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid oder anderen wasserlöslichen Substanzen (Schwefelsäure, Alkohol, etc...) kommt man temperaturmäßig noch deutlich weiter runter, im Extremfall mit den genannten Salzen auf unter -50°C.

- Stellt man einen z.B. würfelförmigen, gedeckelten Behälter mit vllt. 1 l Wasser in einen Gefrierschrank, dann passiert folgendes: Das Wasser gefriert zunächst an der Oberfläche, was nachvollziehbar ist, denn schließlich schwimmt Eis. Man sollte nun meinen, dass sich das Eis zunächst an den Wänden des Behälters bildet, denn dort wird die Wärme ja entzogen. Dies ist aber nicht der Fall, vielmehr bleibt das Wasser an den Wänden des Behälters bis zur völligen Erstarrung flüssig. Stattdessen bildet sich in der Mitte des Behälters von oben herab eine Art Eiszapfen, der immer größer wird.

Das erklärt sich dadurch, dass das flüssige Wasser im Behälter zirkuliert - Stichwort Konvektion. Das, weil Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Dichten aufweist. In der Regel steigt warmes Wasser auf und kaltes sinkt ab. Unter 4°C aber ist es umgekehrt - wird Wasser kälter als 4°C, dehnt es sich wieder aus. Da das Wasser vor dem Einfrieren natürlich weniger als 4°C haben muss, steigt das kalte Wasser nach oben, was die kälteste Stelle in dem Behälter eben oben sein lässt, und dort bildet sich dann auch das Eis und wächst nach unten.

- Einmal sah ich ein gewöhnliches Trinkglas (Tumbler) auf einen gefliesten Boden fallen. Es blieb zunächst intakt und fing das Kreiseln an. Dabei stellte es sich auf die Spitze und wurde in seiner Kreisbewegung sogar erst einmal schneller. Nach und nach verlangsamte sich das Glas bis zum völligen Stillstand, dann vergingen etwa 2 Sekunden und es zerplatzte in 1000 Stücke.

In 1000 Stücke? Das zeigt, dass das Glas unter hoher innerer Spannung stand - so wie Sicherheitsglas.
Ist bei Trinkgläsern eher unüblich, meine ich.

- Vor etlichen Jahren habe ich auch mal einen "Geist" gesehen (und gespürt). Aber das ist eine andere Geschichte.
(3) Dass sie für diese Energieniveaus "wissenschaftliche" Graphen zeichnen, das macht es nicht besser. Es bleibt im Grunde esoterisch.

Esoterisch bedient sich gerne der Pseudowissenschaft, um glaubwürdiger zu erscheinen.

Ich frage noch einmal: deine Beispiele sind Beispiele wofür genau? Was sollen sie zeigen (vor Allem, da letzteres doch noch einmal etwas völlig anderes ist als die physikalischen Beobachtungen davor).

 

[Giacomo_S]

Kannst du da ein Beispiel bringen?
Entropie ist zwar für Laien schwer verständlich, aber in der Wissenschaft mitnichten nebulös - und mir ist auch kein Fall bekannt, bei dem die Wissenschaft die Entropie als "Joker" eingesetzt hätte, "weil nichts anderes mehr einfällt".

Bleiben wir einmal bei diesen Salzlösungen (NB, im Übrigen: Bevor ich Koch wurde, habe ich im u.a. im LK Chemie Abitur gemacht).
Bleiben wir alltäglich, Kochsalz, NaCl (im Folgenden, der Einfachheit geschuldet, einfach als "Salz" bezeichnet):

1. Möchte ich, in meinem Alltag als Koch, auch nur eine geringe Menge Salz lösen (z.B. im Reis zu garen), dann ist dies Zimmertemperatur zwar problemlos möglich. Dennoch ist ein wenig Arbeit dafür notwendig - Rühren - und selbst wenn ich auf eine nur kleine Menge Salz in einem Messbecher, weit unter der Dosis einer Sättigung, einfach nur Wasser aus dem Hahn darauf sprudelnd laufen lasse: Es löst sich keineswegs von selbst. Ich muss rühren, anderenfalls bleibt kristallines Salz am Boden des Messbechers zurück.
Nehme ich heisses Wasser, dann löst sich das Salz schneller.

2. Erstelle ich hingegen eine Eis-Salz-Kältemischung, dann löst sich das Salz geradezu aggressiv, wobei sich die Mischung noch auf ca. -20°C abkühlt. Da wir hierbei mit einem offenen System arbeiten, entzieht es der Umgebung Energie - was ja auch der Clou bei z.B. historischen Speiseeismaschinen ist.
Das erscheint mir irgendwie unlogisch, denn normalerweise löst sich Salz um so schlechter, je kälter das Wasser ist. In der Eis-Salz-Kältemischung hingegen scheint das Salz der Meinung zu sein, das Eis "zerfressen" zu müssen - und nimmt dabei eine notwendige Energieaufnahme aus der Umgebung in Kauf. Ein Effekt im Übrigen, den man bei der winterlichen Streusalzbehandlung der Straßen nutzt, und selbst bei winterlichen Temperaturen funzt selbst das noch.

- Fragt man den Chemiker nach solchen Effekten - und einer meiner Kochkollegen ist einer - dann wird dergleichen schnell schulterzuckend mit der Entropie abgetan: Dem Bestreben des Universums nach maximaler Unordung oder Verteilung.
Nur: Warum muss ich im Fall 1. erst Energie aufwenden - und sei es durch mechanisches Rühren - und im Fall 2. läuft es nicht nur von selbst, sondern auch noch unter radikalem Entzug der Energie der Umgebung? Unter Bedingungen, bei denen man eigentlich mehr energetischen Aufwand erwarten sollte?

- Was passiert mit einer Eis-Salz-Kältemischung, wenn man sie in ein geschlossenes System einsperrt, etwa ein isoliertes Dewar-Gefäß?
Kühlt sie noch immer auf -20°C herunter? Widerspricht dies nicht den Gesetzen der Thermodynamik?

- Ein Effekt, den ich durchaus bereits praktisch nutzen wollte: Eine fast gesättigte Salzlösung siedet nicht bei 100°C, sondern bei etwa 108°C. Allerdings neigt sie zum Siedeverzug, man braucht Siedesteinchen, um dergleichen zu vermeiden. Aber warum?

- Es gibt Mineralsalze, die eine Lösung erwärmen, wenn man sie löst, andere kühlen sich ab. Warum?

In 1000 Stücke? Das zeigt, dass das Glas unter hoher innerer Spannung stand - so wie Sicherheitsglas.
Ist bei Trinkgläsern eher unüblich, meine ich.

Bemerkenswert fand ich bei diesem Vorfall eher, dass solange das Trinkglas am Kreiseln war, sich an der Struktur gar nichts änderte. Vielmehr wurde es immer langsamer und kam schließlich zum Stillstand - das war zu erwarten.
Nicht zu erwarten war aber, dass es erst nach einer Pause des Stillstands von etwa 2 Sekunden zersprang.

 

[Giacomo_S]

Esoterisch bedient sich gerne der Pseudowissenschaft, um glaubwürdiger zu erscheinen.

Viel schlimmer: Esoteriker bedienen sich anerkannter wissenschaftlicher Konzepte, wie etwa der Quantenphysik, um makroskopische Effekte erklären zu wollen, die die (subatomare) Quantenphysik überhaupt nicht abbildet.

Vor rund 30 Jahren hatte ich aber einmal folgendes Erlebnis:
Damals arbeitete ich als Alleinkoch in einer Kneipenküche, im Hochsommer, und entsprechend warm war es in meiner Küche. Gegen 22:30 Uhr spülte ich, als plötzlich eine Art Schwingung in der Luft war, die mich de facto pfeifend taub machte. Ich führte dies zunächst auf den über mir befindlichen Dunstabzug zurück und schaltete die Anlage ganz ab, aber es änderte sich nichts.
Dann fiel innerhalb weniger Minuten die Raumtemperatur ab, und zwar so sehr, dass mein Atem Nebel bildete, wie im Winter in Freien. Im Hochsommer, in einer brühwarmen Küche!

Schließlich flog ein Buttermesser ohne ersichtliche physikalische Ursache einen Meter von A nach B ... und dann hatte ich genug. Ich beschloss, nunmehr eine rauchen zu gehen, und als ich am Barmann vorbeiging, sagte der auch noch spontan: "Was ist denn los, hast Du einen Geist gesehen?"

Als ich wieder zurück kam, war alles wieder ganz normal ...

 

[Muzmuz]

Bleiben wir einmal bei diesen Salzlösungen (NB, im Übrigen: Bevor ich Koch wurde, habe ich im u.a. im LK Chemie Abitur gemacht).
Bleiben wir alltäglich, Kochsalz, NaCl (im Folgenden, der Einfachheit geschuldet, einfach als "Salz" bezeichnet):

1. Möchte ich, in meinem Alltag als Koch, auch nur eine geringe Menge Salz lösen (z.B. im Reis zu garen), dann ist dies Zimmertemperatur zwar problemlos möglich. Dennoch ist ein wenig Arbeit dafür notwendig - Rühren - und selbst wenn ich auf eine nur kleine Menge Salz in einem Messbecher, weit unter der Dosis einer Sättigung, einfach nur Wasser aus dem Hahn darauf sprudelnd laufen lasse: Es löst sich keineswegs von selbst. Ich muss rühren, anderenfalls bleibt kristallines Salz am Boden des Messbechers zurück.

Doch, es löst sich von selbst. Allerdings dauert es länger als ein Koch üblicherweise warten möchte oder könnte.
Mit dem Rühren beschleunigt man den Vorgang deutlich, weil man durch die Zwangskonvektion den Konzentrationsausgleich unterstützt.
Aber auch ohne Konvektion gleicht sich die Konzentration durch Diffusion aus.
Ähnlich wie Wasser durch starkes Quirlen und heizen schnell verdampft, aber auch kaltes reines Wasser mit der Zeit verdunstet, solange die relative Luftfeuchtigkeit unter 100% liegt.
Oder analog kühlt dein Körper in kalter Umgebung schneller aus, wenn Wind geht, aber auch ohne Wind kühlt er aus.

Nehme ich heisses Wasser, dann löst sich das Salz schneller.

In heißem Wasser löst sich Kochsalz schneller, weil auch die Diffusion schneller verläuft.
Die Kombination von Hitze und Rühren macht es natürlich noch schneller.

2. Erstelle ich hingegen eine Eis-Salz-Kältemischung, dann löst sich das Salz geradezu aggressiv, wobei sich die Mischung noch auf ca. -20°C abkühlt. Da wir hierbei mit einem offenen System arbeiten, entzieht es der Umgebung Energie - was ja auch der Clou bei z.B. historischen Speiseeismaschinen ist.
Das erscheint mir irgendwie unlogisch, denn normalerweise löst sich Salz um so schlechter, je kälter das Wasser ist. In der Eis-Salz-Kältemischung hingegen scheint das Salz der Meinung zu sein, das Eis "zerfressen" zu müssen - und nimmt dabei eine notwendige Energieaufnahme aus der Umgebung in Kauf. Ein Effekt im Übrigen, den man bei der winterlichen Streusalzbehandlung der Straßen nutzt, und selbst bei winterlichen Temperaturen funzt selbst das noch.

Das Salz löst sich mit Eis nicht schneller, man sieht jedoch durch das Schmelzen des Eises einen größeren Effekt. Damit so eine Kältemischung gut "arbeitet", muss man auch sie gut mischen.
Und wenn man sagt, löst sich "besser" bzw "schlechter" muss man spezifizieren, ob man mit "besser" meint, dass es sich schneller löst oder aber dass sich mehr löst. Immer löst sich eine Substanz schneller in einem Lösungsmittel, je wärmer es ist (Diffusion ist mit steigender Temperatur immer schneller), aber nicht immer löst sich in der Wärme mehr an Substanz. Zumeist ja, aber nicht immer. Die Löslichkeit von Kochsalz in Wasser ändert sich nur sehr geringfügig mit der Temperatur (knapp 36 g NaCl pro 100 ml H2O bei 0°C, gut 39 g NaCl pro 100 ml H2O bei 100°C), andere Salzlöslichkeiten haben in der Regel deutlich größere Temperaturgradienten, beispielsweise löst sich bei Kaliumnitrat in Wasser bei 80°C die 8-fache Menge im Vergleich zu 10°C. Selten kommt es auch vor, dass sich ein Salz in der Hitze schlechter löst als in der Kälte oder es "schwankt" wie bei Natriumsulfat, das sich bei gut 32°C am meisten in Wasser löst. Wird es wärmer oder kälter, löst sich weniger.
Und ja, den Kältemischungseffekt nutzt man beim "Salzstreuen" auf den Straßen. Man macht es mit Kochsalz, aber man könnte theoretisch jede wasserlösliche Substanz nutzen, um Eis zu schmelzen - auch wasserlösliche Flüssigkeiten wie Alkohol. Aber jede Substanz hat ihre eigene "Wirkungsstärke" und auch Minimaltemperatur, die auf diesem Wege erzielbar wäre.

- Fragt man den Chemiker nach solchen Effekten - und einer meiner Kochkollegen ist einer - dann wird dergleichen schnell schulterzuckend mit der Entropie abgetan: Dem Bestreben des Universums nach maximaler Unordung oder Verteilung.

Ich bin Chemiker und bei mit siehst du kein Schulterzucken und ich tue es nicht mit der Entropie ab, sondern sie ist in diesem Szenario sozusagen der "Treiber".

Nur: Warum muss ich im Fall 1. erst Energie aufwenden - und sei es durch mechanisches Rühren

Hier geht es nicht ums Energieaufwenden, auch wenn das Rühren natürlich ein Energieaufwand ist. Aber diese Energie verschwindet nicht, sondern findet sich in der Wärme der Lösung wieder. Ganz genauso als wenn du nur Wasser rühren würdest.

- und im Fall 2. läuft es nicht nur von selbst, sondern auch noch unter radikalem Entzug der Energie der Umgebung?

Wie gesagt, es läuft im 1. Fall "noch mehr" von selbst als im 2. - nur siehst du im 2. Fall mehr.
Und der "radikale Entzug der Energie der Umgebung" hat nichts mit dem Phänomen der Kältemischung selbst zu tun.
Die Kältemischung funktioniert auch im isolierten Gefäß -und die Temperatur in jenem Fall sinkt noch weiter ab als im offenen System-,
und dass etwas Kaltes der Umgebung Wärme entzieht ist ein Umstand, für den es keine Kältemischung braucht.
Nimmst du kaltes Leitungswasser (13°C) und löst darin Salz auf, dann entzieht es der Umgebung ebenso Wärme. Natürlich langsamer,
weil der Temperaturunterschied zur Zimmerwarmen Küche kleiner ist als bei einer Kältemischung, aber dennoch. Wärme hat nun einmal die Eigenschaft, von "warm" nach "kalt" zu "fließen". Immer. Auch ohne Kältemischungen.

 

[Muzmuz]

Unter Bedingungen, bei denen man eigentlich mehr energetischen Aufwand erwarten sollte?

Was meinst du da?

- Was passiert mit einer Eis-Salz-Kältemischung, wenn man sie in ein geschlossenes System einsperrt, etwa ein isoliertes Dewar-Gefäß?
Kühlt sie noch immer auf -20°C herunter? Widerspricht dies nicht den Gesetzen der Thermodynamik?

Ganz im Gegenteil. Wenn etwas der Umwelt Wärme entzieht, wird es in der Regel ja selbst wärmer und nicht kälter!
"In der Regel", weil die Wärmeenergie nicht immer zur Temperaturerhöhung führt, sondern auch anders "aufgenommen" werden kann,
zum Beispiel durch Verdampfen. Führst du kochendem Wasser (100°C) Wärme zu, wird es nicht wärmer, sondern es verdampft schneller.
Erst wenn alles Wasser verdampft ist und du führst weiter Wärme zu, steigt die Temperatur weiter an.
Das heißt, um die "maximale Kälte" mit einer Kältemischung zu erreichen, musst es sie sogar in einem isolierten Dewar-Gefäß anmischen. Tust du das nicht, nimmt die Mischung eben Wärme auf (=entzieht der Umgebung Wärme, wie es alles tut, was kalt ist) und wird daher weniger kalt.

- Ein Effekt, den ich durchaus bereits praktisch nutzen wollte: Eine fast gesättigte Salzlösung siedet nicht bei 100°C, sondern bei etwa 108°C. Allerdings neigt sie zum Siedeverzug, man braucht Siedesteinchen, um dergleichen zu vermeiden. Aber warum?

Warum was genau? Warum eine gesättigte Kochsalzlösung erst bei 108°C siedet oder warum sie eher zu Siedeverzug neigt als reines Wasser?
Ersteres erklärt sich folgendermaßen:
Wasser siedet, wenn sein Dampfdruck dem Umgebungsdruck entspricht. Bei reinem Wasser ist das bei genau 100°C der Fall, wenn der Umgebungsdruck 1 Atmosphäre entspricht. Bei anderen Drücken siedet Wasser bei anderen Temperaturen, was man auf Bergen oder in Flugzeugen merkt - aber auch im Druckkochtopf. Auf 3000 m Höhe siedet Wasser bei etwa 90°C, in Druckkochtöpfe bei etwa 1 Bar Überdruck (also 2 Bar absolut) siedet Wasser bei etwa 120°C.
Soweit zu reinem Wasser.
Sind im Wasser Substanzen gelöst, die bei jenen Temperaturen nahezu keinen Dampfdruck haben (wie Kochsalz, aber auch Zucker), dann senkt das den Dampfdruck der Lösung, verglichen mit reinem Wasser, ab. Das, weil auch die Oberfläche der Lösung nicht mehr nur aus Wassermolekülen, sondern auch aus Zuckermolekülen bzw Salzionen gebildet wird. Dadurch verringert sich die Rate verdampfender Wassermoleküle, was man im geringeren Dampfdruck messen kann. Diese geringere Neigung kann man mit zusätzlicher Temperatur kompensieren. Aber auch hier, wenn der Dampfdruck größer wird als der Umgebungsdruck, dann siedet das Zeug.
Der Siedeverzug hingegen ist ein kinetisches Thema. Eine Phasenumwandlung, wie Sieden eine ist, ist oft "kinetisch gehemmt".
Ich werde im Detail im nächsten Posting darauf eingehen.

- Es gibt Mineralsalze, die eine Lösung erwärmen, wenn man sie löst, andere kühlen sich ab. Warum?

Weil solche Lösungsvorgänge (festes Salz in flüssigem Wasser lösen) zwei Teilvorgänge beinhaltet.
1. die "Zerstörung" des Salzkristalls
2. die Interaktion der Salzionen mit dem Wasser

ad 1) Die "Zerstörung" des Salzkristalles alleine ist im Prinzip dasselbe wie das Schmelzen. Dazu braucht es immer Energie, weil sie Ionen aus ihren energiearmen Positionen "herausgehoben" werden müssen.
ad 2) Die Salzionen hydratisieren - das heißt, sie ziehen Wassermoleküle an und binden sie. Dabei wird immer Energie frei.

Je nachdem welches Salz bzw welche Ionen beteiligt sind, überwiegt entweder die benötigte Wärme zur Kristallzerstörung oder aber die Hydratationsenergie. Im ersteren Fall wird die Lösung kälter, weil die Energie eben aus der Lösung bezogen wird, wodurch ihre Temperatur sinkt, im zweiten Fall erwärmt sich die Lösung durch den Überschuss an Hydratationsenergie.

Mit dem System Schwefelsäure / Wasser kann man beide Effekte erzielen. Mischt man reine Schwefelsäure mit Wasser, wird es sehr heiß. Beim Mischungsverhältnis 1:1 erreicht man damit schon mal 120°C, wenn Wasser und Säure zuvor zimmerwarm sind.
Mischt man aber diese verdünnte Säure zimmerwarm mit Eis, kommt man im Idealfall bis -37°C.

Bemerkenswert fand ich bei diesem Vorfall eher, dass solange das Trinkglas am Kreiseln war, sich an der Struktur gar nichts änderte. Vielmehr wurde es immer langsamer und kam schließlich zum Stillstand - das war zu erwarten.
Nicht zu erwarten war aber, dass es erst nach einer Pause des Stillstands von etwa 2 Sekunden zersprang.

Ähnlich wie wenn ein Stein gegen die Windschutzscheibe fliegt und jene erst 2 Wochen später zerspringt.
Wenn ein System augenscheinlich in Ruhe ist heißt das nicht, dass es tatsächlich ruht

 

[Muzmuz]

Siedeverzug:

Ich habe schon einige geschrieben aber dann wieder gelöscht, weil es mMn zu sehr ins Detail ging, werde daher zunächst bei einer Kurzversion bleiben. Erst wenn du es ausdrücklich willst, gehe ich ins Detail.

Siedeverzüge treten nur dann auf, wenn die Wärme von unten kommt, was in der Regel auch der Fall ist (die Pfanne, der Kochtopf, das Becherglas stehen in der Regel auf einer heißen Platte bzw über einer Wärmequelle).
Dabei tritt die Verdampfung nicht homogen auf, sondern lokal. Es bildet sich am Boden oder in dessen unmittelbarer Nähe zunächst eine kleine Dampfblase, die anwächst und aufsteigt. Daher "blubbert" kochendes Wasser am Herd. Die erste Bildung dieser mikroskopischen Dampfblase stellt eine Energiebarriere dar. Für diese Bildung braucht es deutlich mehr Energie als die durchschnittliche Wärmeenergie der Wassermoleküle.
Da aber die Wärmeenergie mikroskopisch nicht homogen verteilt ist (nicht jedes Wassermolekül hat die gleiche Wärmeenergie), gibt es ausreichend schnelle Moleküle, im diese erste Dampfblase zu bilden. Mit der Bildung ist der erste Schritt geschafft und immer mehr Moleküle haben ausreichend Energie sich dazu zugesellen, was die Dampfblase wachsen lässt, bis sie große genug ist, um aufzusteigen und an der Wasseroberfläche zu platzen.

Diverse Umstände können die Bildungswahrscheinlichkeit der mikroskopischen Blase vergrößern (bzw die dazu nötige Energie verringern), wie Rauheiten des Kochtopfes, Feststoffe in der Flüssigkeit (die man ggf in Form von Siedesteinchen zugibt), gelöste Gase, die durch die Wärme austreiben, durch Agitation oder durch Netzmittel, die die Oberflächenspannung der Flüssigkeit verringern.
Gelöstes Salz hingegen hat bezüglich Oberflächenspannung eine gegenteilige Wirkung, es erhöht sie (ist Salz noch nicht gelöst, hat es die Wirkung von Siedesteinchen und verhindert eher Siedeverzüge). Diese erhöhte Oberflächenspannung bewirkt, dass diese erste Gasblase deutlich wärmer ist als sonst, sie dadurch deutlich schneller bzw schlagartig anwächst und beim Anwachsen und Aufsteigen beträchtliche Mengen an Flüssigkeit mit sich reißt, was zu einem Herumspritzen führt, das man Siedeverzug nennt.

Was man auch sonst beim Erhitzen von Wasser auf dem Herd bemerkt ist das Rauschen, das bei etwa 80°C beginnt, dann lauter wird, vor dem Sieden wieder leiser und beim Sieden nicht mehr vorhanden ist. Das sind jene mikroskopischen Gasblasen, die nicht weiter wachsen, sondern kollabieren (kavitieren). Jede für sich in einer kleinen Implosion, im Summe als Rauschen wahrgenommen.
Das daher, weil die Hitze am Topfboden ausreicht, um diese Mikroblasen zu bilden, aber die Menge an ausreichend energiereichen Molekülen nicht ausreicht, um die Blase ausreichend wachsen und aufsteigen zu lassen. Auch wenn die Blase beginnt zu steigen kommt sie in das kältere Wasser über dem Topfboden und kollabiert beim Aufsteigen.
Steigt die Temperatur über 80°C wird die Anzahl jener Dampfblasen, die schnell kollabieren immer mehr, kommt man Richtung 90°C leben diese Blasen länger, was die Anzahl der Kollapse verringert, und auch die Wucht der Kavitation nimmt wieder ab, was das Rauschen wieder leiser macht und auch den "Ton" ändert.
Siedet das Wasser dann richtig gibt es keine Kavitation mehr und folglich auch kein Rauschen, sondern nur mehr das Blubbern der aufsteigenden und zerplatzenden Dampfblasen.

Na, ist doch noch ziemlich lang geworden, aber wie gesagt, (nur) bei Bedarf gehe ich tiefer in die Thermodynamik ein.

 

[Muzmuz]

Und ja, den Kältemischungseffekt nutzt man beim "Salzstreuen" auf den Straßen. Man macht es mit Kochsalz, aber man könnte theoretisch jede wasserlösliche Substanz nutzen, um Eis zu schmelzen - auch wasserlösliche Flüssigkeiten wie Alkohol. Aber jede Substanz hat ihre eigene "Wirkungsstärke" und auch Minimaltemperatur, die auf diesem Wege erzielbar wäre.

Siehe Scheibenenteiser, dieser Funktioniert ja mit Alkoholen wie Ethanol oder Isopropanol. Sprühst du den Enteiser auf Eis und es schmilzt, würdest du eine Temperaturabsenkung messen. Selber Effekt wie beim Salz. Aber aus mehreren verständlichen Gründen nimmt man natürlich kein Salz zum Scheibenenteisen

 

[hylozoik]

Bemerkenswert fand ich bei diesem Vorfall eher, dass solange das Trinkglas am Kreiseln war, sich an der Struktur gar nichts änderte. Vielmehr wurde es immer langsamer und kam schließlich zum Stillstand - das war zu erwarten.
Nicht zu erwarten war aber, dass es erst nach einer Pause des Stillstands von etwa 2 Sekunden zersprang.

Hm, das geht vielleicht in diese Richtung? D. h. durch das Drehen des Glases (Gegenresonanz) war die "Zerstörungsresonanz" noch nicht erreicht ...

Eigenmode – Wikipedia

de.wikipedia.org

Resonanzkatastrophe – Wikipedia

de.wikipedia.org

In Gebäuden können Eigenfrequenzen angeregt werden. Wenn beim Nachbarn Musik läuft, kann es vorkommen, dass die Frequenz eines Basstons mit einer Eigenfrequenz des Raums zwischen der gemeinsamen Wand und einer parallelen Gebäudewand des eigenen Raums zusammenpasst (Raummoden). Die von der Musik angeregten Schwingungen der Wand sind dann mitunter sogar dann hörbar, wenn die Musik anhand ihrer vielen entscheidenden höherfrequenten Töne im Wesentlichen nicht wahrnehmbar wäre.

https://www.planet-schule.de/warum/glaszersingen/themenseiten/t7/s4.html

... Konzert der Wiener Sängerknaben 1988 in Australien. Die zum Teil sehr hohen Tonlagen versetzten die Decke des Konzertsaales in Schwingung, sodass Teile des Putzes sich lösten und in den Zuschauerraum fielen. Verletzt wurde glücklicherweise niemand.

Eigenschwingungen der Erde – Wikipedia

de.wikipedia.org

 

[Giacomo_S]

Siedeverzüge treten nur dann auf, wenn die Wärme von unten kommt, was ...

Das grundsätzliche Manko aller dieser chemisch-physikalischen Modelle ist, dass sie von idealisierten Bedingungen ausgehen: Einheitliche Durchmischung, gleichmässige Wärmeverteilung, usw. usf.
Das stimmt im Grunde aber immer nur im Kleinen, wird es größer, dann haut es alles nicht mehr hin.

Wirft man eine Handvoll tiefgefrorenes Gemüse in einen kleinen Topf mit kochendem Wasser, dann taut es sofort auf und kocht weiter.
Wirft man analog 120 kg tiefgefrorenes Gemüse in einen Kessel mit 300 l kochendem Wasser, der von allen Seiten beheizt wird, dann kocht das zwar alles schön an den Rändern - in der Mitte aber hat man nach wie vor einen tiefgefrorenen Klotz (und wenn man zuviel rührt, viel Matsche).

 

[Muzmuz]

Hm, das geht vielleicht in diese Richtung? D. h. durch das Drehen des Glases war die "Zerstörungsresonanz" noch nicht erreicht ...

Nein. Erstens liegt die Resonanzfrequenz von gängigen Trinkgläsern im gut hörbaren Bereich, was weit oberhalb der Rotationssgeschwindigkeit liegt, zweitens zersprang das Glas ja erst später, als die Rotation aufhörte und drittens sprach giacomo von vielen kleinen Scherben, was auf innere Spannung und nicht auf Resonanzschwingungen hinweist.

Resonanzkatastrophen treten WÄHREND der Resonanz auf, nicht danach.